JP4710031B2 - Biochip substrate - Google Patents

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Description

本発明は生体分子検出技術に関し、特にバイオチップ用基板及びバイオチップ用基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a biomolecule detection technique, and more particularly to a biochip substrate and a method for manufacturing a biochip substrate.

バイオチップは、被検対象の生体物質と特異的な化学反応をするプローブをチップ表面の特定位置に固定した素子の総称である。バイオチップの代表例であるDNAチップは、血液や細胞の抽出液に含まれるターゲットDNAの種類と量を検出するために使用されている。DNAチップは、例えばスライドガラス板のような基板の上に、それぞれ既知の配列を有する1本鎖DNAであるプローブDNAを、数千〜数万種類、アレイ状に配列したものである。このDNAチップに蛍光標識させたターゲットDNAを含む被験液を供給すると、配列がプローブDNAと相補関係にあるターゲットDNAのみがプローブDNAと水素結合により互いに結合して2本鎖を形成する。そのため、ターゲットDNAが固定された部分が蛍光発色するので、チップ上の蛍光発色位置とその発色強度を測定することにより、ターゲットDNAの種類と量を知ることができる。このようにして使用されるDNAチップを作成する際には、したがって、基板表面の所定部分に、所定配列のプローブDNAを固定することが必要である。   The biochip is a general term for elements in which a probe that has a specific chemical reaction with a biological substance to be examined is fixed at a specific position on the chip surface. A DNA chip, which is a representative example of a biochip, is used to detect the type and amount of target DNA contained in blood or cell extracts. A DNA chip is obtained by arranging thousands to tens of thousands of probe DNAs, each of which is a single-stranded DNA having a known sequence, on a substrate such as a slide glass plate. When a test solution containing target DNA fluorescently labeled is supplied to the DNA chip, only the target DNA whose sequence is complementary to the probe DNA are bonded to each other by hydrogen bonding to form a double strand. Therefore, since the portion where the target DNA is immobilized develops fluorescence, the type and amount of the target DNA can be determined by measuring the fluorescence development position on the chip and the color development intensity. Therefore, when preparing a DNA chip to be used in this manner, it is necessary to fix a probe DNA having a predetermined sequence to a predetermined portion of the substrate surface.

プローブDNAの固定方法に関しては、大別して2種類の方法がある。第1の方法はマイクロアレイ方式と呼ばれている。これは、予め化学合成して作成するかまたは対象とする生体から抽出したプローブDNAを、基板の上にアレイ状に滴下、あるいは印刷して固定する方法である。第2の方法は、基板の上に、チミン(T: Thymine)、アデニン(A: Adenine)、シトシン(C: Cytosine)、グアニン(G: Guanine)の4種類の塩基を用いて、設計図に基づく所定配列の1本鎖DNAであるプローブDNAを、直接化学合成する方法である。この第2の固定方法の場合、化学合成に用いる基板の表面には、設計目的のプローブDNAの合成反応を進めるための反応領域と、その合成反応には関与しない非反応領域とが明確に分離された状態で形成されることが必要となる。   There are roughly two types of probe DNA immobilization methods. The first method is called a microarray method. This is a method in which probe DNA prepared by chemical synthesis in advance or extracted from a target living organism is dropped or printed in an array on a substrate and fixed. The second method uses a base of 4 types of bases, thymine (T: Thymine), adenine (A: Adenine), cytosine (C: Cytosine), and guanine (G: Guanine). This is a method of directly chemically synthesizing a probe DNA, which is a single-stranded DNA having a predetermined sequence based thereon. In the case of this second immobilization method, on the surface of the substrate used for chemical synthesis, a reaction region for proceeding with the synthesis reaction of the probe DNA for design purposes and a non-reactive region not involved in the synthesis reaction are clearly separated. It is necessary to be formed in the formed state.

第2の固定方法が採用されるチップの場合、基板の材料としては石英(SiO2)等を用いる。また反応領域と非反応領域を分離して形成するためにフォトリソグラフィー技術が用いられる。プローブDNAの化学合成時には、反応領域における1本鎖DNAの活性化処理に紫外線照射技術を適用して、1本鎖DNAを順次組み立てる。このチップでは、1板の基板の上に、1スポットが約20μm四方の大きさである反応領域が20万スポット程度形成されており、1スポット内には約200万本程度の同一種類のプローブDNAが固定されている。スポットはチップ上に高密度に形成されているので、1度の試験で非常に多数のターゲットDNAを検査することができる。 In the case of a chip adopting the second fixing method, quartz (SiO 2 ) or the like is used as the substrate material. In addition, a photolithography technique is used to form the reaction region and the non-reaction region separately. During chemical synthesis of probe DNA, single-stranded DNA is sequentially assembled by applying ultraviolet irradiation technology to the activation treatment of single-stranded DNA in the reaction region. In this chip, about 200,000 spots of reaction areas with a size of about 20 μm square are formed on a single substrate, and about 2 million probes of the same type are formed in one spot. DNA is fixed. Since the spots are formed at a high density on the chip, a very large number of target DNAs can be examined in one test.

他に提案されているチップとしてアレープレートがある。アレープレートは次のようにして製造されている。まず、シリコン(Si)基板の表面をフルオロアルキルシランと反応させて、そこに一旦、疎水性のフルオロアルキルシロキサンの薄膜を形成する。次に、この薄膜を所定の平面パターンで除去し、薄膜を除去した部分にSi基板の表面を露出させ、最後にその露出面をヒドロキシシランまたはアルキルシランと反応させることにより、露出面にOH基を導入する(例えば、特許文献1参照。)。したがって、アレープレートの場合、Si基板の表面には表面張力が大きい疎水性薄膜のサイトと親水性のOH基を有するサイトが存在する。そのため、生体物質に対して前者は非反応領域、後者は反応領域としてそれぞれ機能する。アレープレートの使用に際しては、親水性サイトで合成反応が進められ、その後そこに被験液が供給される。この親水性サイトの周囲に位置する疎水性薄膜の大きな表面張力によって、被験液は親水性サイト内に確保されることになる。しかしながらアレープレートの場合、反応領域と非反応領域の高低差が事実上ないため、供給した被験液の確保という点で安定性に欠け、使いづらいということができる。また、反応領域と非反応領域の形成は、いずれも、Si表面と他の化学物質との化学反応に依存しており、その反応が100%の収率で進行するとはいえないので、両領域の境界が不明確化することもあり得る。さらには、疎水性薄膜や親水性サイトが外傷を受けやすいという問題もある。   Another proposed chip is an array plate. The array plate is manufactured as follows. First, the surface of a silicon (Si) substrate is reacted with fluoroalkylsilane, and a hydrophobic fluoroalkylsiloxane thin film is once formed there. Next, the thin film is removed in a predetermined plane pattern, the surface of the Si substrate is exposed at the portion where the thin film is removed, and finally, the exposed surface is reacted with hydroxysilane or alkylsilane to thereby form an OH group on the exposed surface. (For example, refer to Patent Document 1). Therefore, in the case of an array plate, there are a site of a hydrophobic thin film having a large surface tension and a site having a hydrophilic OH group on the surface of the Si substrate. Therefore, the former functions as a non-reactive region and the latter functions as a reactive region with respect to a biological substance. When using the array plate, the synthesis reaction proceeds at the hydrophilic site, and then the test solution is supplied thereto. The test liquid is secured in the hydrophilic site by the large surface tension of the hydrophobic thin film located around the hydrophilic site. However, in the case of an array plate, since there is virtually no difference in height between the reaction region and the non-reaction region, it can be said that the stability is insufficient in terms of securing the supplied test solution and is difficult to use. In addition, the formation of the reaction region and the non-reaction region both depend on the chemical reaction between the Si surface and other chemical substances, and it cannot be said that the reaction proceeds in 100% yield. The boundaries may be ambiguous. Furthermore, there is a problem that the hydrophobic thin film and the hydrophilic site are easily damaged.

被験液の確保という点でいえば、上記した構造のアレープレートに比べると、被験液を収容し保持可能な構造である複数のウェルが設けられた基板の方が好適である。このような基板として、プローブDNAの直接合成に用いる基板と、それを用いたプローブDNAの化学合成が開示されている(例えば、特許文献2参照。)。この基板Aは、図61に示すように、Si等からなる半導体基板1の一方の表面に複数個のウェル2が所定の配列をなして形成されている。ウェル2の直径は1〜1000μm、深さは1〜500μm程度であり、ここがプローブDNAを化学合成するための反応領域として機能する。そして、このウェル以外の表面部分は非反応領域になっている。この基板Aは次のようにして製造される。   In terms of securing the test solution, a substrate provided with a plurality of wells having a structure capable of storing and holding the test solution is more suitable than the array plate having the above-described structure. As such a substrate, a substrate used for direct synthesis of probe DNA and chemical synthesis of probe DNA using the same are disclosed (for example, see Patent Document 2). As shown in FIG. 61, the substrate A has a plurality of wells 2 formed in a predetermined arrangement on one surface of a semiconductor substrate 1 made of Si or the like. The diameter of the well 2 is about 1 to 1000 μm and the depth is about 1 to 500 μm, and this functions as a reaction region for chemically synthesizing the probe DNA. The surface portion other than the well is a non-reactive region. This substrate A is manufactured as follows.

工程a1:半導体基板1の一方の表面1aにフォトリソグラフィー技術とエッチング技術を適用して、ウェル2Aを形成して、図62で示すような中間体A1を製造する。 Step a 1 : Applying a photolithography technique and an etching technique to one surface 1a of the semiconductor substrate 1 to form a well 2A, thereby producing an intermediate A 1 as shown in FIG.

工程a2:中間体A1における半導体基板の表面1aとウェル2Aの表面(底面と側面)に対して例えば熱酸化処理を施して、図63で示すように、それら表面の表層部のみが厚み0.5μm程度のシリコン酸化物(SiO2)層3に転化している中間体A2を製造する。 Step a 2 : For example, thermal oxidation treatment is applied to the surface 1 a of the semiconductor substrate 1a and the surface (bottom surface and side surface) of the well 2A in the intermediate A 1, and only the surface layer portion of these surfaces is shown in FIG. An intermediate A 2 converted to a silicon oxide (SiO 2) layer 3 having a thickness of about 0.5 μm is manufactured.

工程a3:中間体A2のSi酸化物層3の表面にシラン化処理が施される。具体的には、水酸化ナトリウム(NaOH)を用いたブラウンプロセス(Brown Process)を適用してSi酸化物層3の表面をアルカリで処理したのち、例えばエポキシシラン型の官能化されたシラン処理剤で処理する。さらにシラン処理剤のリンク化、エポキシ樹脂の加水分解を順次行う。その結果、Si酸化物層3の表面にシランカップリング層4が形成され、図64で示すような中間体A3が得られる。この中間体A3は、その表面全体にシランのOH基が存在しているので、その表面全体はDNAホスホアミダイトとの間で反応可能な状態になっている。 Step a 3 : The surface of the Si oxide layer 3 of the intermediate A 2 is subjected to silanization treatment. Specifically, after applying a brown process using sodium hydroxide (NaOH) to treat the surface of the Si oxide layer 3 with an alkali, for example, an epoxysilane type functionalized silane treating agent. Process with. Further, the silane treatment agent is linked and the epoxy resin is hydrolyzed. As a result, Si oxide layer 3 of the silane coupling layer 4 on the surface is formed, the intermediate A 3, as shown in Figure 64 is obtained. Since this intermediate A 3 has OH groups of silanes on the entire surface thereof, the entire surface is in a state capable of reacting with the DNA phosphoramidite.

工程a4:中間体A3の表面にホスホアミダイト法を適用することにより、DNAホスホアミダイトT(Thymine)を用いて5塩基ほどの長さの1本鎖DNAを合成して、シランカップリング層4の上にオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)から成るスペーサ層5を形成し、図65で示すようなウェルを有する中間体A4を製造する。なお、合成されたオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)の末端は、ジメトキシトリチル(DMT)で保護されている。この中間体A4は、その表面全体がDMTで保護されたオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)のスペーサ層5で覆われた状態になっている。したがって、末端を保護するDMTを脱離(脱トリチル化:Detritylation)してオリゴヌクレオチドスペーサの末端を活性化させれば、そこでプローブDNAを合成することが可能である。すなわち、この中間体A4の場合、DNAチップの作成時においては、オリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層5の表面全体が反応領域として機能することになる。しかしながら、この状態では、ウェルは反応領域、その他の部分は非反応領域として分離されなければならないというプローブDNA合成用基板としての必要条件を満たしていない。したがって、この中間体A4のスペーサ層5に対し、ウェルの部分は反応領域として残し、その他の部分は非反応領域に転化させる処理を行うことが必要となる。その処理が、次工程で行う不活性化処理(Capping)である。 Step a 4: By applying the phosphoramidite method to the surface of the intermediate A 3, by combining the single-stranded DNA of a length of about 5 base using DNA phosphoramidite T (thymine), a silane coupling layer A spacer layer 5 made of an oligonucleotide spacer (5T) is formed on 4 to produce an intermediate A 4 having wells as shown in FIG. The end of the synthesized oligonucleotide spacer (5T) is protected with dimethoxytrityl (DMT). This intermediate A 4 is in a state where the entire surface is covered with a spacer layer 5 of an oligonucleotide spacer (5T) protected with DMT. Therefore, if the end of the oligonucleotide spacer is activated by removing (detritylation) DMT that protects the end, it is possible to synthesize the probe DNA there. That is, in the case of the intermediate A 4, at the time of creation of the DNA chip, the entire surface of the spacer layer 5 of oligonucleotides spacer (5T) functions as a reaction region. However, in this state, the well does not satisfy the requirement as a substrate for probe DNA synthesis that the well must be separated as a reaction region and the other part as a non-reaction region. Therefore, the spacer layer 5 of the intermediate A 4 needs to be treated so that the well portion remains as a reaction region and the other portion is converted into a non-reaction region. The process is an inactivation process (Capping) performed in the next process.

工程a5: 図66で示すように、中間体A4におけるウェルの中にのみ樹脂液滴6を充填し、その状態でスペーサ層5の不活性化処理(Capping)が行われる。具体的には、オリゴヌクレオチドスペーサ(5T)のスペーサ層5に対して脱トリチル化処理を行ってオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)の末端を活性化し、次に、トリクロロ酢酸、無水酢酸、ジメチルアミノピリジンなどを用いてオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)の活性化している末端をブロックして不活性化し、スペーサ層5を非活性スペーサ層5aに転化させる。その後、例えばテトラヒドロフランのような有機溶剤を用いてウェル内に充填されている樹脂液滴6を溶解及び除去して、ウェル内のスペーサ層5を表出させる。この不活性化処理の過程で、ウェル内には樹脂液滴が充填されているので、ウェル内のオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層5は、不活性化処理を受けず、反応可能な状態を維持している。しかし、ウェル以外の部分のオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)は不活性化処理されることにより合成反応が起こらない状態になる。このようにして、図67で示す断面構造のプローブDNAが合成される基板A6が製造されている。 Step a 5 : As shown in FIG. 66, the resin droplet 6 is filled only in the well of the intermediate A 4 , and the inactivation treatment (Capping) of the spacer layer 5 is performed in that state. Specifically, the spacer layer 5 of the oligonucleotide spacer (5T) is detritylated to activate the end of the oligonucleotide spacer (5T), and then trichloroacetic acid, acetic anhydride, dimethylaminopyridine, etc. Is used to block and inactivate the activated end of the oligonucleotide spacer (5T) to convert the spacer layer 5 into the inactive spacer layer 5a. Thereafter, the resin droplet 6 filled in the well is dissolved and removed using an organic solvent such as tetrahydrofuran to expose the spacer layer 5 in the well. Since the well is filled with resin droplets during the inactivation process, the spacer layer 5 made of the oligonucleotide spacer (5T) in the well can react without being subjected to the inactivation process. The state is maintained. However, the oligonucleotide spacer (5T) in the portion other than the well is inactivated so that no synthesis reaction occurs. In this way, the substrate A 6 on which the probe DNA having the cross-sectional structure shown in FIG. 67 is synthesized is manufactured.

この基板A6では、半導体基板の表面に凹没部であるウェル2が所定のパターンをなして形成されている。半導体基板1の表面は、全面にわたってSi酸化物層3が形成されており、Si酸化物層3の上には全面にわたってシランカップリング層4が形成されている。そして、ウェル2の底面2aと側面2bには、末端がDMTで保護されたオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層5が表出していて、その部分がプローブDNAを合成するための反応領域になっている。しかし、非活性スペーサ層5aは不活性化処理された部分であって、そこは非反応領域になっている。この基板Aを用いてホスホアミダイト法でDNAチップを作成する場合、プローブDNAの化学合成はウェル2の領域内で進行する。 In the substrate A 6, well 2 is formed at a predetermined pattern is recessing portion on the surface of the semiconductor substrate. A Si oxide layer 3 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 1, and a silane coupling layer 4 is formed on the entire surface of the Si oxide layer 3. On the bottom surface 2a and side surface 2b of the well 2, a spacer layer 5 consisting of an oligonucleotide spacer (5T) whose end is protected by DMT is exposed, and this portion is a reaction region for synthesizing probe DNA. It has become. However, the inactive spacer layer 5a is an inactivated portion, which is a non-reactive region. When a DNA chip is prepared by the phosphoramidite method using this substrate A, the chemical synthesis of the probe DNA proceeds in the well 2 region.

しかしながら、この基板A6には次のような問題がある。第1の問題は、この基板A6の場合、反応領域と非反応領域の境界は、工程a5における樹脂液滴の充填状態で律せられることである。一般に、ウェルへの樹脂液滴の充填はピエゾインジェクタを用いて行われているが、その充填量はpl〜μlオーダという極微量である。そのため、工程a5では、充填量が多すぎて樹脂液滴がウェルから溢れ出たり、逆に少なすぎてウェルを完全に満たさないこともある。前者の場合には、ウェルの周辺表面も溢れ出た樹脂液滴で被覆されることになる。そのため、次の不活性化処理時においても上記した周辺表面は不活性化処理されることなく合成反応が可能な状態のままで残ることになる。したがって、DNAチップの作成時には、このウェルの周辺表面でもプローブDNAが化学合成されていく。そのため、作成したDNAチップを用いてターゲットDNAを検査したときに、ウェルの部分だけでなく、樹脂液滴が溢れ出たウェルの周辺部分でも蛍光発色が起こることになる。その結果、正確な蛍光標識の読みとりが阻害される。 However, this substrate A 6 has the following problems. The first problem is that in the case of the substrate A 6 , the boundary between the reaction region and the non-reaction region is determined by the filling state of the resin droplets in step a 5 . In general, filling of resin droplets into wells is performed using a piezo injector, but the filling amount is a very small amount of the order of pl to μl. Therefore, in step a 5, sometimes the resin droplet filling quantity is too large is not completely filled or overflows, the wells too small to reverse from the well. In the former case, the peripheral surface of the well is also covered with the overflowing resin droplets. Therefore, even at the time of the next inactivation treatment, the peripheral surface described above remains in a state in which the synthesis reaction can be performed without being inactivated. Therefore, probe DNA is chemically synthesized on the peripheral surface of the well when a DNA chip is produced. For this reason, when the target DNA is examined using the prepared DNA chip, fluorescent coloring occurs not only in the well portion but also in the peripheral portion of the well where the resin droplet overflows. As a result, accurate reading of the fluorescent label is inhibited.

また、樹脂液滴の充填量が不足する場合には、ウェル内部の表面を被覆する樹脂液滴の厚みが薄くなるので、不活性化処理時に用いる酸液で樹脂液滴が浸食されやすくなる。その結果、ウェル内に位置するオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)の層も一部不活性化処理されることがある。したがって、DNAチップの作成時に、ウェルの内部でプローブDNAが充分に化学合成されないこともあり、その結果、ターゲットDNAの検査時に、ウェルの部分は充分な強度で蛍光発色しないことがある。さらに、工程a5における不活性化処理(Capping)が不充分な場合は、やはり、作成したDNAチップの使用時に、ウェルの部分だけではなく、不活性化処理が不充分な部分も蛍光発色して、バックグラウンドノイズが発生しやすくなる。また、工程a1において、ウェル2Aを形成する際に、その深さはエッチング時間の長短で決まってくるので、エッチング処理時の時間管理を正確に行わない場合には、設計基準に則った正確な深さのウェルが形成されないことがある。
特表平9−500568号公報 特表2002−537869号公報
Further, when the filling amount of the resin droplets is insufficient, the thickness of the resin droplets covering the surface inside the well is reduced, so that the resin droplets are easily eroded by the acid solution used during the inactivation process. As a result, the oligonucleotide spacer (5T) layer located in the well may be partially inactivated. Therefore, the probe DNA may not be sufficiently chemically synthesized inside the well when the DNA chip is produced. As a result, the portion of the well may not develop fluorescence with sufficient intensity when the target DNA is examined. Furthermore, when step a deactivated in 5 (Capping) is insufficient, again, when using the DNA chip prepared not only part of the well, also fluorescent insufficient partially deactivated is Therefore, background noise is likely to occur. Further, in step a 1, when forming the well 2A, because the depth will come determined by the length of etching time, if not correctly performed the time management during the etching process, accurate in line with the design criteria A well with a sufficient depth may not be formed.
Japanese National Publication No. 9-500568 Special Table 2002-537869

本発明は、バックグランドノイズを低減可能なバイオチップ用基板及びバイオチップ用基板の製造方法を提供する。   The present invention provides a biochip substrate capable of reducing background noise and a method for manufacturing a biochip substrate.

上記目的を達成するために本発明の第1の特徴は、(イ)シリコン層と、(ロ)シリコン層上に配置されたシリコン酸化物層と、(ハ)シリコン酸化物層の上に配置され、シリコン酸化物層に達する複数のウェルが設けられた非反応層と、(ニ)ウェルを介して表出する前記シリコン酸化物層の表面に配置された生体物質とを備え、非反応層は、少なくとも結晶シリコンからなるバイオチップ用基板であることを要旨とする。
バイオチップ用基板は、SOI(Silicon on Insulator)基板から製造されるものであることが好ましい。
In order to achieve the above object, the first feature of the present invention is: (a) a silicon layer, (b) a silicon oxide layer disposed on the silicon layer, and (c) disposed on the silicon oxide layer. is provided with a non-reactive layer in which a plurality of wells is provided which reaches the silicon oxide layer, and (d) a biological material disposed on the surface of the silicon oxide layer exposed through the wells, non-reactive layer is summarized in that a substrate for a biochip comprising at least silicon.
The biochip substrate is preferably manufactured from an SOI (Silicon on Insulator) substrate.

本発明によれば、バックグランドノイズを低減可能なバイオチップ用基板及びバイオチップ用基板の製造方法を提供可能である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the biochip board | substrate and biochip board | substrate which can reduce background noise can be provided.

以下に本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号で表している。但し、図面は模式的なものである。したがって、具体的な寸法等は以下の説明を照らし合わせて判断するべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Embodiments of the present invention will be described below. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, the drawings are schematic. Therefore, specific dimensions and the like should be determined in light of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板は、DNAホスホアミダイトを用いてプローブDNAを組立てる反応を行うことができる反応領域と、その反応を行わない非反応領域が表面に設けられている。ここで、図67に示した従来の基板Aでは、非反応領域が不活性化処理(Capping)によって形成されていた。これに対し、第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板では、反応領域は反応性を持つ材料で形成され、その他の領域は反応に不活性な材料で確実に形成されている。そのため、Capping等の表面の不活性化処理をしなくても反応領域と非反応領域が明確に区別されているという特徴を有している。
(First embodiment)
The biochip substrate according to the first embodiment is provided with a reaction region where a reaction for assembling a probe DNA using a DNA phosphoramidite can be performed and a non-reaction region where the reaction is not performed. Here, in the conventional substrate A shown in FIG. 67, the non-reactive region is formed by the inactivation process (Capping). In contrast, in the biochip substrate according to the first embodiment, the reaction region is formed of a reactive material, and the other regions are reliably formed of a material that is inert to the reaction. Therefore, there is a feature that the reaction region and the non-reaction region are clearly distinguished without performing surface inactivation treatment such as capping.

まず、第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板B0の一例を図1に示す。バイオチップ用基板B0は、2つのSi等からなる半導体層131の間にSi酸化物層132が介在しているサンドウィッチ構造をした板状体を有する。ここで、一方の半導体層131に、所定の配列パターンで、Si酸化物層132の表面132aにまで至るウェル13Aが設けられている。したがってバイオチップ用基板B0の場合、ウェル13Aの底面のみにSi酸化物層132の表面132aが表出していて、他の部分の表面は総てSiになっている。よって、ウェル13Aを介して表出するSi酸化物層132の表面のみが例えば1本鎖DNAを合成するための反応領域として機能し、他の表面は総て非反応領域として機能する。 First, an example of the biochip substrate B 0 according to the first embodiment is shown in FIG. The biochip substrate B 0 has a plate-like body having a sandwich structure in which a Si oxide layer 132 is interposed between two semiconductor layers 131 made of Si or the like. Here, a well 13A that reaches the surface 132a of the Si oxide layer 132 is provided in one semiconductor layer 131 in a predetermined arrangement pattern. Therefore, in the case of the biochip substrate B 0 , the surface 132a of the Si oxide layer 132 is exposed only on the bottom surface of the well 13A, and the surfaces of the other portions are all Si. Therefore, only the surface of the Si oxide layer 132 exposed through the well 13A functions as a reaction region for synthesizing, for example, single-stranded DNA, and all other surfaces function as non-reaction regions.

図2は、上記したバイオチップ用基板B0を用いて製造された別の基板の1例B1を示す。この基板B1は、バイオチップ用基板B0におけるウェル13Aの底面にのみシランカップリング層14が形成されている。そしてシランカップリング層14の上にDNAホスホアミダイトTを5段に連続して合成させたオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135が配置されている。この基板B1の場合、ウェル13Aの底面135aのみに、プローブDNA合成を可能とするオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)のスペーサ層135が配置されており、ウェル13Aの側面135bと半導体層131の表面131aはいずれもSiのままになっている。したがって、この基板B1では、ウェル13Aの底面のみがプローブDNA合成用の反応領域として機能し、ウェル13Aの側面や基板表面など他の部分は、Capping処理等による表面の不活性化が施されていなくてもそれ自体がプローブDNAの化学合成にとっては非反応領域になっている。なお、この基板B1において、シランカップリング層14は、オリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135の合成を効率的に行うために配置されているが、必ずしも必要ではない。オリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135を直接Si酸化物層132の表面132aに合成してもよい。 FIG. 2 shows an example B 1 of another substrate manufactured using the biochip substrate B 0 described above. The substrate B 1 represents a silane coupling layer 14 only on the bottom surface of the well 13A in the substrate B 0 for the biochip is formed. On the silane coupling layer 14, a spacer layer 135 made of an oligonucleotide spacer (5T) obtained by continuously synthesizing DNA phosphoramidite T in five stages is disposed. In this substrate B 1, only the bottom surface 135a of the wells 13A, the spacer layer 135 of an oligonucleotide spacer that allows the probe DNA synthesis (5T) and are arranged, the surface 131a of the side surface 135b and the semiconductor layer 131 of wells 13A Both remain Si. Therefore, in the substrate B 1, only the bottom surface of the well 13A functions as a reaction region of the probe DNA synthesis, other parts such as the side and the substrate surface of the well 13A is inactivation of the surface by Capping treatment or the like is performed Even if not, it itself is a non-reactive region for the chemical synthesis of probe DNA. Incidentally, in the substrate B 1, silane coupling layer 14 has been arranged to carry out the synthesis of the spacer layer 135 consisting of an oligonucleotide spacer (5T) efficiently, it is not always necessary. A spacer layer 135 made of an oligonucleotide spacer (5T) may be directly synthesized on the surface 132a of the Si oxide layer 132.

この基板B1は次のようにして製造することができる。まず、図3で示すように、2つの半導体層131の間にSi酸化物層132がサンドウィッチされている構造の板状体を用意する。このとき、一方の半導体層131の厚みは、形成すべきウェルの深さと略同じとする。このような板状体としては、例えば、信越半導体(株)から市販されているSOI(Silicon on Insulator)ウェハが好適である。 The substrate B 1 represents may be prepared as follows. First, as shown in FIG. 3, a plate-like body having a structure in which a Si oxide layer 132 is sandwiched between two semiconductor layers 131 is prepared. At this time, the thickness of one semiconductor layer 131 is substantially the same as the depth of the well to be formed. As such a plate-like body, for example, an SOI (Silicon on Insulator) wafer commercially available from Shin-Etsu Semiconductor Co., Ltd. is suitable.

次に図4で示すように、一方の半導体層131の表面131aをレジスト16で全面被覆し、その上に、形成すべきウェルと同径の開口を有するマスクを配置したのち紫外線を照射し、さらに、マスクを除去して全体を現像する。その結果、図5で示すように、形成すべきウェルと同径の開口がレジスト16に形成され、そこから半導体層131の表面131aが表出する。   Next, as shown in FIG. 4, the surface 131a of one semiconductor layer 131 is entirely covered with a resist 16, and a mask having an opening having the same diameter as the well to be formed is disposed thereon, and then irradiated with ultraviolet rays. Further, the mask is removed and the whole is developed. As a result, as shown in FIG. 5, an opening having the same diameter as the well to be formed is formed in the resist 16, and the surface 131a of the semiconductor layer 131 is exposed therefrom.

次にレジスト16をマスクにして、半導体層131に対してSiのエッチャントを用いたエッチング処理を行い、Si酸化物層132の表面132aにまで至るウェル13Aを形成する。エッチング作用は、半導体層のエッチングが進んでSi酸化物層132の表面132aに到達した時点で自動的に停止する。その結果図6で示すように、ウェル13Aの底面でのみSi酸化物層132の表面132aが表出し、他の表面部分は総てSiから成る部材が得られる。そして、この部材におけるウェル13Aは、形成すべきウェルと直径及び深さが略同じになっている。   Next, using the resist 16 as a mask, the semiconductor layer 131 is etched using an Si etchant to form a well 13A that reaches the surface 132a of the Si oxide layer 132. The etching action is automatically stopped when the etching of the semiconductor layer proceeds and reaches the surface 132a of the Si oxide layer 132. As a result, as shown in FIG. 6, the surface 132a of the Si oxide layer 132 is exposed only at the bottom surface of the well 13A, and a member made entirely of Si is obtained on the other surface portions. The well 13A in this member has substantially the same diameter and depth as the well to be formed.

次にシラン化処理を行う。シラン化反応はSi酸化物層表面のみで進行するため、図7に示すようにウェル13Aで表出するSi酸化物層132の表面132aにのみシランカップリング層14が形成される。そして最後に、ホスホアミダイト法を適用することによりシランカップリング層14にDNAホスホアミダイトTを反応させ、5merのTから成る1本鎖DNAを有するオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135を形成し、図2で示す基板B1が完成する。この過程で、DNAホスホアミダイトTは、シランカップリング層14のOH基とのみ共有結合するので、ウェル13Aによって表出するSi酸化物層132の表面132a上のみで合成反応が進む。ここでDNAホスホアミダイトTは、Siが表出している他の部分とは反応しないので、従来の基板Aの場合のように不活性化処理(Capping)が施す必要がない。 Next, silanization treatment is performed. Since the silanization reaction proceeds only on the surface of the Si oxide layer, as shown in FIG. 7, the silane coupling layer 14 is formed only on the surface 132a of the Si oxide layer 132 exposed in the well 13A. Finally, by applying the phosphoramidite method, DNA phosphoramidite T is reacted with the silane coupling layer 14 to form a spacer layer 135 composed of an oligonucleotide spacer (5T) having a single-stranded DNA composed of 5mer T. Thus, the substrate B 1 shown in FIG. 2 is completed. In this process, since the DNA phosphoramidite T is covalently bonded only to the OH group of the silane coupling layer 14, the synthesis reaction proceeds only on the surface 132a of the Si oxide layer 132 exposed by the well 13A. Here, since the DNA phosphoramidite T does not react with other parts exposed by Si, it is not necessary to perform inactivation treatment (Capping) as in the case of the conventional substrate A.

第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板B0と、前記した従来の基板Aの製造工程を対比すると次のことが明らかである。まず従来の基板Aの場合、前記した工程a2でSiウェハの表面を熱酸化してSi酸化物層を形成することが必要であるが、第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板B0の場合はこの工程a2が不要となる。また従来の基板Aの場合、前記した工程a5においてウェル内への樹脂液滴の充填、不活性化処理(Capping)、及び樹脂液滴の溶解及び除去という一連の操作が不可欠であった。これに対し第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板B0の場合は、これらの操作は全く不要になる。したがって第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板B0の場合、樹脂液滴の充填量の過不足によって発生していた問題は解消され、反応領域と非反応領域の境界は明瞭となり、しかも反応領域はリソグラフィー技術とエッチング技術を適用して形成したウェル13Aの底面のみになり、他の部分は総て非反応領域になる。そのため、これを用いて作成したDNAチップの使用時における蛍光標識の精度は高くなり、またバックグラウンドノイズも発生しなくなる。 When the biochip substrate B 0 according to the first embodiment is compared with the manufacturing process of the conventional substrate A described above, the following is clear. When first conventional substrate A, it is necessary that the surface of the Si wafer in the above-mentioned step a 2 to form a Si oxide layer by thermally oxidizing the substrate for the biochip according to a first embodiment B If 0 is the step a 2 becomes unnecessary. In the case of a conventional substrate A, the filling of the resin droplets to the described process a 5 in the wells, inactivation treatment (Capping), and a series of operation of dissolution and removal of the resin droplets was essential. In contrast, in the case of the biochip substrate B 0 according to the first embodiment, these operations are completely unnecessary. Therefore, in the case of the biochip substrate B 0 according to the first embodiment, the problem that has occurred due to the excessive and insufficient filling amount of the resin droplets is solved, and the boundary between the reaction region and the non-reaction region becomes clear, and The reaction area is only the bottom surface of the well 13A formed by applying the lithography technique and the etching technique, and all other parts are non-reaction areas. For this reason, the accuracy of the fluorescent labeling when using a DNA chip prepared using the same is increased, and background noise is not generated.

さらに従来の基板Aの場合、設計基準に則った深さのウェルを形成するためには、工程a1のエッチング処理時にエッチング時間の管理を正確に行うことが必要であった。これに対し第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板B0の場合は、半導体層131を掘り進むエッチング作用はSi酸化物層の表面に到達した時点で自動的に停止する。そして、形成されたウェル13Aの深さは、用いた半導体層131の厚みで一義的に決まるので、形成されたウェル13Aの深さは極めて正確になる。 Further, in the case of the conventional substrate A, in order to form a well having a depth conforming to design criteria, it was necessary to accurately manage etching time when etching steps a 1. On the other hand, in the case of the biochip substrate B 0 according to the first embodiment, the etching action for digging the semiconductor layer 131 is automatically stopped when the surface of the Si oxide layer is reached. Since the depth of the formed well 13A is uniquely determined by the thickness of the semiconductor layer 131 used, the depth of the formed well 13A becomes extremely accurate.

基板の他の例B2を図8に示す。この基板B2では、例えば熱酸化して一方の表層部分のみがSi酸化物層141aになっているSi等からなる半導体基板141のSi酸化物層141aの上に、例えばDNAホスホアミダイトTのような生体物質と反応せず、またDNA合成時に用いる各種の有機溶剤、酸液、アルカリ液などにも浸蝕されない材料から成る所定厚みの非反応層142が配置されている。そしてこの非反応層142の厚み方向には、所定の直径を有するウェル23がSi酸化物層141aの表面141bにまで所定の配列パターンで設けられている。そして、Si酸化物層141aの表面141bには、シランカップリング層14,DNAホスホアミダイトTを反応させて5merから成る1本鎖DNAを有するオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135がこの順序で配置されている。この基板B2の場合、ウェル23の底面のみからDNAホスホアミダイトTとの反応が可能であるオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135の表面が表出して反応領域を構成し、他の表面は不活性化処理が施されていないが、総てDNAホスホアミダイトTと反応しない材料から成る非反応領域になっている。 Another example B 2 of the substrate shown in FIG. In the substrate B 2, for example, on only one surface portion with thermal oxidation of the Si oxide layer 141a of the semiconductor substrate 141 made of Si or the like that is a Si oxide layer 141a, for example as DNA phosphoramidite T A non-reactive layer 142 having a predetermined thickness made of a material that does not react with various biological substances and is not eroded by various organic solvents, acid solutions, alkaline solutions, and the like used during DNA synthesis is disposed. In the thickness direction of the non-reactive layer 142, wells 23 having a predetermined diameter are provided in a predetermined arrangement pattern up to the surface 141b of the Si oxide layer 141a. On the surface 141b of the Si oxide layer 141a, a spacer layer 135 made of an oligonucleotide spacer (5T) having a single strand DNA consisting of 5 mer by reacting with the silane coupling layer 14 and DNA phosphoramidite T is arranged in this order. Is arranged in. For the substrate B 2, constitutes a reaction zone exposed surface of the spacer layer 135 consisting of an oligonucleotide spacer of only the bottom surface of the well 23 is possible reactions with DNA phosphoramidite T (5T), the other surface Are not inactivated, but are all non-reactive regions made of a material that does not react with DNA phosphoramidite T.

ここで、上記した非反応領域を形成する非反応層142の材料としては、例えば、単結晶シリコン、酸化物を形成しにくい白金などの金属、窒化シリコンなどの窒化物、ポリエチレン、ポリスチレンのような反応性の官能基をもたないプラスチックなどをあげることができる。また非反応層142は、上記した材料部材のSi酸化物層への直接接合、上記材料のSi酸化物層表面への真空蒸着やCVD、モノマーを原料とした気相重合のような成膜法などによって形成することができる。そして、ウェル23の形成に関しては、例えばフォトリソグラフィー技術とエッチング技術などを適用して形成することができる。   Here, examples of the material of the non-reactive layer 142 that forms the non-reactive region include single crystal silicon, metals such as platinum that are difficult to form oxides, nitrides such as silicon nitride, polyethylene, and polystyrene. Examples thereof include plastics that do not have a reactive functional group. The non-reactive layer 142 is formed by a method such as direct bonding of the above-described material member to the Si oxide layer, vacuum deposition or CVD of the above material on the surface of the Si oxide layer, or vapor phase polymerization using a monomer as a raw material. Etc. can be formed. The well 23 can be formed by applying, for example, a photolithography technique and an etching technique.

基板の他の例B3を図9に示す。この基板B3は、ガラス板151の表面に、基板B2の場合と同じ非反応層142が配置され、この層の厚み方向に、ガラス板151の表面151aにまで至るウェル152が設けられされ、ウェル152の底面から表出するガラス板の表面151aにのみシランカップリング層14、オリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135が配置された構造になっている。 Another example B 3 of the substrate shown in FIG. The substrate B 3 is the surface of the glass plate 151, the same non-reactive layer 142 in the case of the substrate B 2 is disposed in the thickness direction of the layer, the well 152 extending to the surface 151a of the glass plate 151 is provided The silane coupling layer 14 and the spacer layer 135 made of the oligonucleotide spacer (5T) are arranged only on the surface 151a of the glass plate exposed from the bottom surface of the well 152.

この基板B3の場合、ウェル152の底面151aのみにオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)層の表面が表出し、そこが反応領域を構成し、ウェルの側面や非反応層142の表面は、不活性化処理が施されることなく総て非反応領域になっている。 For the substrate B 3, the surface of the oligonucleotide spacer (5T) layer is exposed only on the bottom surface 151a of the well 152, which constitutes the reaction zone, the surface of the side surface and the non-reactive layer 142 of wells, inactivated All are non-reactive areas without any treatment.

基板の他の例B4を図10に示す。この基板B4は、DNAホスホアミダイトTと反応せず、またDNA合成時に用いる有機溶剤、酸液、アルカリ液などに浸蝕されない単一の材料から成る板状体161の表面161aから内部に向かって、所定の直径と深さを有するウェル162が設けられている。ウェル162の底面161aにはSi酸化物層163が配置され、さらにSi酸化物層の上にシランカップリング層14及びオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135が順次配置されている。この基板B4の場合も、DNAホスホアミダイトTと反応可能な部分はウェルの底面に位置するオリゴヌクレオチドスペーサからなるスペーサ層135のみであり、他の部分は非反応領域になっている。この非反応領域を構成する単一の材料としては、例えば、Siや、窒化シリコンなどの窒化物をあげることができる。そして、Siからなる板状体を用いた場合、上記したウェルは、例えば、反応性イオンエッチング、イオンミリングなどのドライエッチング、またはウェットエッチングなどを適用して形成することができる。 Another example B 4 of the substrate shown in FIG. 10. This substrate B 4 does not react with the DNA phosphoramidite T, and from the surface 161a of the plate-like body 161 made of a single material that is not eroded by an organic solvent, acid solution, alkali solution, etc. used at the time of DNA synthesis, toward the inside. A well 162 having a predetermined diameter and depth is provided. A Si oxide layer 163 is disposed on the bottom surface 161a of the well 162, and a spacer layer 135 composed of the silane coupling layer 14 and the oligonucleotide spacer (5T) is sequentially disposed on the Si oxide layer. In the case of this substrate B 4 as well, the part that can react with the DNA phosphoramidite T is only the spacer layer 135 made of an oligonucleotide spacer located on the bottom of the well, and the other part is a non-reactive region. Examples of the single material constituting the non-reactive region include Si and nitrides such as silicon nitride. When a plate-like body made of Si is used, the above-described well can be formed by applying, for example, dry etching such as reactive ion etching or ion milling, or wet etching.

なお、Si板の表面から内部に向かって酸素イオンをイオン注入するSIMOX(Separation by IMplanted Oxygen)法を適用することにより、Si板の内部にその表面からある深さの位置にSi酸化物層を形成し、次にSi板の表面からそのSi酸化物層までウェルを形成してもよい。また、Si板の表面を一旦酸化したのち、その表面のSi酸化物層にフォトリソグラフィー技術とエッチング技術を適用して所定のパターンで配列する開口部を形成し、その後、開口部に表出しているSiの表面から上記したSIMOX法で酸素イオンをイオン注入し、次に、表面のSi酸化物層をエッチング除去することにより、前記した開口部の直下に、Si板の内部にその表面からある深さの位置にSi酸化物層の分離構造を形成することができる。そして、開口部の位置で、Si板の表面からSi酸化物層までウェルを形成してもよい。   By applying the SIMOX (Separation by IMplanted Oxygen) method, in which oxygen ions are ion-implanted from the surface of the Si plate to the inside, a Si oxide layer is placed inside the Si plate at a certain depth from the surface. Then, a well may be formed from the surface of the Si plate to the Si oxide layer. In addition, after oxidizing the surface of the Si plate, openings are arranged in a predetermined pattern by applying photolithography and etching techniques to the Si oxide layer on the surface, and then exposed to the openings. Oxygen ions are implanted from the surface of the Si by the SIMOX method described above, and then the Si oxide layer on the surface is removed by etching, so that the surface of the Si plate is directly under the opening described above. An isolation structure of the Si oxide layer can be formed at a depth position. Then, a well may be formed from the surface of the Si plate to the Si oxide layer at the position of the opening.

次に、本発明のバイオチップ用基板を用いてバイオチップを作成する工程を、図2で示す基板B1を用い、ホスホアミダイト法でプローブDNAが固定されたDNAチップを作成する場合を例にして説明する。 Next, a step of creating a biochip using a substrate for biochips present invention, a substrate B 1 shown in FIG. 2, an example of the case of creating a DNA chip probe DNA is fixed by the phosphoramidite method I will explain.

まず、基板B1を用意する。基板B1は、図11で模式的に示すように、基板B1にアレイ状に配列している総てのウェル13は、その底面にのみ、末端をDMTで保護されたオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)からなるスペーサ層135が固定されている。 First, a substrate B 1. Substrate B 1 represents, as shown schematically in Figure 11, all of the well 13 that are arranged in an array in the substrate B 1 represents only its bottom surface, an oligonucleotide spacer end protected with DMT (5T The spacer layer 135 is fixed.

工程b1:ウェルに樹脂マスキングを行う。具体的には、配列するウェルのうち、例えばDNAホスホアミダイトC:( Cytosine)との化学合成を行わせるウェルを除き、他のウェルの総てに樹脂液滴6を充填する。図12で示すように、樹脂液滴6が充填されたウェル内のオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)は樹脂で封止されるが、樹脂液滴6が充填されていないウェル内のオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)は末端のDMTが脱離可能な状態にある。 Step b 1 : Resin masking is performed on the well. Specifically, out of the wells to be arranged, for example, wells that are chemically synthesized with DNA phosphoramidite C: (Cytosine) are excluded, and all the other wells are filled with the resin droplet 6. As shown in FIG. 12, the oligonucleotide spacer (5T) in the well filled with the resin droplet 6 is sealed with the resin, but the oligonucleotide spacer (5T) in the well not filled with the resin droplet 6 ) Indicates that the terminal DMT is removable.

工程b2:基板上面全体に、トリクロロ酢酸のような酸液を均等に供給して脱トリチル化処理(Detritilation)を行う。その結果、図13で示すように、樹脂液滴が充填されていないウェルでは、オリゴヌクレオチドスペーサ(5T)のDMTが脱離して、そこのオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)は活性化する。このようにして、基板B1に設けられたウェルのうち、特定のウェル(樹脂液滴を充填しないウェル)内のオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)のみがDNAホスホアミダイトCと反応可能な状態になる。 Step b 2 : An acid solution such as trichloroacetic acid is uniformly supplied to the entire upper surface of the substrate to perform a detritilation process (Detritilation). As a result, as shown in FIG. 13, in the well not filled with the resin droplet, the DMT of the oligonucleotide spacer (5T) is detached and the oligonucleotide spacer (5T) is activated. Thus, among the wells provided on the substrate B 1, only the oligonucleotide spacer in a particular well (not filled with the resin droplets wells) (5T) is capable of reacting conditions with DNA phosphoramidite C.

工程b3:基板表面に、有機溶媒を供給して、ウェルに充填されている樹脂液滴を溶解及び除去する。その結果、図14で示すように、基板に配列しているウェルの底面には、活性化したオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)と、末端をDMTで保護されているオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)が表出する。 Step b 3: the surface of the substrate, by supplying an organic solvent to dissolve and remove the resin droplets is filled into the wells. As a result, as shown in FIG. 14, an activated oligonucleotide spacer (5T) and an oligonucleotide spacer (5T) whose ends are protected with DMT are exposed on the bottom surface of the well arranged on the substrate. To do.

工程b4:基板の表面全体に、末端がDMTで保護されたDNAホスホアミダイトCの試薬を均等に供給してDNA合成(Coupling)を行う。その結果、図15で示すように、特定のウェル内では、活性化していたオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)と供給されたDNAホスホアミダイトCとの間で合成反応が進行して両者は化学結合し、オリゴヌクレオチドは1mer伸長する。そして伸長したオリゴヌクレオチドの末端はDMTで保護される。他方、残りのウェル内では、表出するオリゴヌクレオチドスペーサ(5T)は末端がDMTで保護されているので不活性である。そのため、供給されたDNAホスホアミダイトCとの間で合成反応は進まない。 Step b 4: the entire surface of the substrate, end evenly supplied reagents protected DNA phosphoramidites C with DMT performing DNA synthesis (Coupling). As a result, as shown in FIG. 15, in a specific well, the synthesis reaction proceeds between the activated oligonucleotide spacer (5T) and the supplied DNA phosphoramidite C, and both are chemically bonded, Oligonucleotides extend 1mer. The end of the extended oligonucleotide is protected with DMT. On the other hand, in the remaining wells, the exposed oligonucleotide spacer (5T) is inactive because the ends are protected with DMT. Therefore, the synthesis reaction does not proceed with the supplied DNA phosphoramidite C.

このように、工程b1〜工程b4を1サイクルとするDNA合成反応を進めることにより、樹脂液滴を充填しないウェルでのみオリゴヌクレオチドは上記1サイクルで1mer伸長し、樹脂液滴を充填したウェルでは合成反応開始前の状態が維持される。そして、反応させるDNAホスホアミダイトはT、A、C、Gの4種類であるので、さらにウェルに固定されているオリゴヌクレオチドを1mer伸長させるためには上記したサイクルを4回実施すればよい。このようにして、基板B1のウェルの底面でのみ、設計図に基づいた配列のプローブDNAを固定することができる。 Thus, by advancing the DNA synthesis reaction using steps b 1 ~ Step b 4 as one cycle, the oligonucleotide only wells not filled with resin droplets is 1mer extended above 1 cycle, filled with resin droplets In the well, the state before the start of the synthesis reaction is maintained. Since there are four types of DNA phosphoramidites to be reacted, T, A, C, and G, the above cycle may be performed four times in order to extend the oligonucleotide fixed to the well by 1 mer. In this manner, only the bottom surface of the well substrate B 1, it is possible to fix the probe DNA sequence based on the design diagram.

この基板B1を用いてDNAチップを作成する場合、DNA合成反応はウェルの底面でのみ進行し、他の部分は合成反応に全く関与しない。したがって、例えば、工程b1で充填する樹脂液滴がウェルから仮に溢れ出たとしても、それが隣接するウェルに流入しない限り、DNA合成反応とは無関係であり、蛍光識別時に何の悪影響も及ぼさない。また従来の基板Aの場合に行っていた不活性処理(Capping)も行う必要がない。 When creating a DNA chip using the substrate B 1, DNA synthesis reaction proceeds only at a bottom surface of the well, the other part is not at all involved in the synthesis reaction. Thus, for example, even a resin droplets filling in step b 1 is overflowing if the well, as long as it does not flow into the adjacent wells is independent of the DNA synthesis reaction, adversely any adverse effect upon the fluorescent identification Absent. Further, it is not necessary to perform the inactivation process (Capping) which is performed in the case of the conventional substrate A.

なお、以上の説明において、基板B1,B2,B3,B4はいずれも、基板B0のSi酸化物層の表面にシラン層を形成することにより、プローブDNAの合成反応を可能にするDNAチップ用基板に関するものである。しかし、第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板はこれに限定されるものではなく、ウェルの底面(反応領域)を構成する材料として、被検対象の生体物質と特異的な結合をする生体物質を固定できる材料を選定することにより、各種のチップを製造することが可能である。 In the above description, all of the substrates B 1 , B 2 , B 3 , and B 4 enable a probe DNA synthesis reaction by forming a silane layer on the surface of the Si oxide layer of the substrate B 0. The present invention relates to a DNA chip substrate. However, the biochip substrate according to the first embodiment is not limited to this, and specifically binds to the biological substance to be tested as a material constituting the bottom surface (reaction region) of the well. Various chips can be manufactured by selecting a material capable of fixing a biological substance.

例えば図1で示す基本構造の基板B0のSi酸化物層の表面に、被検対象の生体物質と特異的な結合をする各種のリンカー成分を固定することにより、その部分を生体物質に対する反応領域に特化させることができる。その場合、基板における他の部分はその生体物質にとっての非反応領域となり、2つの領域の境界は画分されることになる。 For example, by immobilizing various linker components that specifically bind to the biological material to be tested on the surface of the Si oxide layer of the basic structure substrate B 0 shown in FIG. 1, the portion reacts with the biological material. Can be specialized in the area. In that case, the other part of the substrate becomes a non-reactive region for the biological material, and the boundary between the two regions is fractionated.

例えばリンカー成分として、アミノプロピルメトキシシランのようなシランカップリング剤や、エポキシ基、トシル基、活性化カルボキシル基、アミノ基、チオール基、ブロモアトアミド基のような官能基を有するものを用いれば、アミノ基、チオール基、水酸基、カルボキシル基、ブロモアトアミド基などを末端にもつ生体物質をリンカー成分を介して基板B0のSi酸化物層の表面に固定することができる。 For example, if a linker component such as a silane coupling agent such as aminopropylmethoxysilane or a functional group such as an epoxy group, a tosyl group, an activated carboxyl group, an amino group, a thiol group, or a bromoatamide group is used. In addition, a biological substance having an amino group, a thiol group, a hydroxyl group, a carboxyl group, a bromoatamide group or the like as a terminal can be immobilized on the surface of the Si oxide layer of the substrate B 0 via a linker component.

また生体物質として、2本鎖DNA、タンパク質、ペプチド、糖鎖、RNA―タンパク質複合体、糖質―タンパク質複合体を用いれば、2本鎖DNAの特異的塩基配列を認識して結合する転写因子群を検出するチップ、ペプチド検出用チップ、タンパク質検出用チップ、糖鎖検出用チップ、タンパク質を消化するためのチップなどを製造することができる。   In addition, if a double-stranded DNA, protein, peptide, sugar chain, RNA-protein complex, or carbohydrate-protein complex is used as a biological material, a transcription factor that recognizes and binds to a specific base sequence of the double-stranded DNA. A chip for detecting a group, a chip for peptide detection, a chip for protein detection, a chip for sugar chain detection, a chip for digesting proteins, and the like can be produced.

(第2の実施の形態)
SOIウェハを出発素材とし、図3から図7で示した工程を経て、最終的に図2で示した構造のバイオチップ用基板B1を製造した。このバイオチップ用基板B1の仕様は以下の通りである。大きさは1cm×1cm、ウェルの形状は直径300μm、深さ20μmである。このウェルが基板上に縦9個、横14個格子状に形成されている。シランカップリング層は、5,6-エポキシトリエトキシシランを用いて形成され、オリゴヌクレオチドスペーサ層はDNA合成試薬を用いたホスホアミダイト法で形成されている。このバイオチップ用基板B1を用い、ホスホアミダイト法を適用して、ウェル内に、下記の配列のプローブDNAを合成してDNAチップを作成する。
(Second embodiment)
A biochip substrate B 1 having the structure shown in FIG. 2 was finally manufactured through the steps shown in FIGS. 3 to 7 using an SOI wafer as a starting material. The specifications of this biochip substrate B 1 are as follows. The size is 1 cm × 1 cm, the shape of the well is 300 μm in diameter, and 20 μm in depth. Nine vertical and 14 horizontal wells are formed on the substrate. The silane coupling layer is formed using 5,6-epoxytriethoxysilane, and the oligonucleotide spacer layer is formed by a phosphoramidite method using a DNA synthesis reagent. Using this biochip substrate B 1 , a phosphoramidite method is applied to synthesize probe DNA having the following sequence in the well to produce a DNA chip.

1. 3’-ATCTCACACGTCAAATAG-5’
2. 3’-ATCTCACTCAAATAG-5’
3. 3’-ATCTCACGCAAATAG-5’
4. 3’-ATCTCACCCAAATAG-5’
5. 3’-ATCTCACACAAATAG-5’
6. 3’-ATCTCACCAAATAG-5’
このDNAチップを用いて、蛍光標識されたターゲットDNAの検出試験を行った結果を図16に示す。ここで、プローブ4のスポットの蛍光強度が最も高いため、ターゲットDNAの配列は、5’-TAGAGTGGGTTTATC-3’であることが分かる。なお、プローブ2、プローブ3、プローブ5は、いずれも、配列の中心に位置する塩基がミスマッチしている。またプローブ1は塩基配列が長すぎ、プローブ6は短かすぎてミスマッチしている。
1. 3'-ATCTCACACGTCAAATAG-5 '
2. 3'-ATCTCACTCAAATAG-5 '
3. 3'-ATCTCACGCAAATAG-5 '
4. 3'-ATCTCACCCAAATAG-5 '
5. 3'-ATCTCACACAAATAG-5 '
6. 3'-ATCTCACCAAATAG-5 '
FIG. 16 shows the results of a detection test of fluorescently labeled target DNA using this DNA chip. Here, since the fluorescence intensity of the spot of the probe 4 is the highest, it can be seen that the sequence of the target DNA is 5′-TAGAGTGGGTTTATC-3 ′. In all of probes 2, 3 and 5, the base located at the center of the sequence is mismatched. Probe 1 has a too long base sequence, and probe 6 is too short to be mismatched.

比較のために、特表2002−537869号公報に開示されている方法に準拠して不活性化処理(Capping)を行って、図67で示した構造の基板Aを製造する。そしてこの基板Aを用い、第2の実施の形態に係るDNAチップと同様にして6種類の配列のプローブDNAを移植してDNAチップを作成し、ターゲットDNAの検出試験を行った結果を図17に示す。この場合もプローブ4のスポットにおける蛍光強度が最も高く、ターゲットDNAの配列が5’-TAGAGTGGGTTTATC-3’であることが分かる。しかし図17から明らかなように、従来の基板Aから作成したDNAチップでは、各スポットの周囲も蛍光発色している。そのためバックグラウンドノイズが発生し、発光スポットと基板表面との境界が不鮮明になっている。これは、基板製造時における樹脂液滴のウェルへの充填時に、樹脂液滴がウェルからその周辺に溢れ出て、その部分が不活性化処理されなかった結果である。また、プローブ4のスポットの場合、スポットの中心部における蛍光発色が弱い。これは、樹脂液滴の充填量が過少であったためである。しかし、全体の蛍光強度が高いのは、ここに移植されているプローブDNAがターゲットDNAと相補関係にあるからである。   For comparison, the substrate A having the structure shown in FIG. 67 is manufactured by performing a deactivation process (Capping) in accordance with the method disclosed in JP-T-2002-537869. Then, using this substrate A, in the same manner as the DNA chip according to the second embodiment, a probe chip having six types of sequences was transplanted to create a DNA chip, and the results of the target DNA detection test are shown in FIG. Shown in Also in this case, the fluorescence intensity at the spot of the probe 4 is the highest, and it can be seen that the target DNA sequence is 5'-TAGAGTGGGTTTATC-3 '. However, as is clear from FIG. 17, in the DNA chip produced from the conventional substrate A, the periphery of each spot is also fluorescently colored. For this reason, background noise occurs, and the boundary between the light emission spot and the substrate surface is unclear. This is a result of the resin droplets overflowing from the well to the periphery thereof when filling the wells with the resin droplets during the manufacture of the substrate, and the portion was not inactivated. Further, in the case of the spot of the probe 4, the fluorescent color development at the center of the spot is weak. This is because the filling amount of resin droplets was too small. However, the overall fluorescence intensity is high because the probe DNA transplanted here is complementary to the target DNA.

この従来の基板Aと対比すると、第2の実施の形態のバイオチップ用基板B1から作成されたDNAチップは、発光スポットと基板表面との境界が極めて明瞭であり、バックグラウンドノイズの発生は実質的にないといってもよい。また、各発光スポットにおける蛍光強度も均質化していて、測定データは安定している。 In contrast to this conventional substrate A, the DNA chip produced from the biochip substrate B 1 of the second embodiment has a very clear boundary between the light emission spot and the substrate surface, and the occurrence of background noise is It may be said that it is substantially absent. Moreover, the fluorescence intensity in each light emission spot is also homogenized, and the measurement data is stable.

(第3の実施の形態)
本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板は、図18、図18のA-A方向から見た断面図である図19に示すように、半導体基板15、半導体基板15上に配置され、酸化珪素(SiO2)からなり、表面に水酸(-OH)基を導入可能な第1の層13、第1の層13上に配置され、第1の層13に達する複数のウェル41a, 41b, 41c, 41d, 41e, 41f, 41g, 41h, 41i, 42a, 42b, 42c, 42d, 42e, 42f, 42g, 42h, 42i, 43a, 43b, 43c, 43d, 43e, 43f, 43g, 43h, 43i, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f, 44g, 45a, 45b, 45c, 45d, 45e, 45f, 45g, 46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 46f, 46g, 47a, 47b, 47c, 47d, 47e, 47f, 47g, 47h, 47i, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g, 48h, 48i, 49a, 49b, 49c, 49d, 49e, 49f, 49g, 49h, 49iを有する第2の層11を有する。第2の層11は第1の層13と異なる材料からなり、第2の層11と比較して表面に水酸(-OH)基を導入しにくい結晶シリコン(Si)等の材料からなる。第1の層13は、第2の層11よりも高い親水性を有する。したがって、第1の層13は第2の層11と比較して容易に水酸化される。
(Third embodiment)
The biochip substrate according to the third embodiment of the present invention is disposed on the semiconductor substrate 15 and the semiconductor substrate 15, as shown in FIG. 19 which is a cross-sectional view seen from the AA direction of FIG. 18 and FIG. A first layer 13 made of silicon oxide (SiO 2 ) and capable of introducing a hydroxyl (-OH) group on the surface, arranged on the first layer 13, and a plurality of wells 41a reaching the first layer 13 , 41b, 41c, 41d, 41e, 41f, 41g, 41h, 41i, 42a, 42b, 42c, 42d, 42e, 42f, 42g, 42h, 42i, 43a, 43b, 43c, 43d, 43e, 43f, 43g, 43h , 43i, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f, 44g, 45a, 45b, 45c, 45d, 45e, 45f, 45g, 46a, 46b, 46c, 46d, 46e, 46f, 46g, 47a, 47b, 47c , 47d, 47e, 47f, 47g, 47h, 47i, 48a, 48b, 48c, 48d, 48e, 48f, 48g, 48h, 48i, 49a, 49b, 49c, 49d, 49e, 49f, 49g, 49h, 49i It has a second layer 11. The second layer 11 is made of a material different from that of the first layer 13, and is made of a material such as crystalline silicon (Si) that is less likely to introduce a hydroxyl (—OH) group on the surface than the second layer 11. The first layer 13 has higher hydrophilicity than the second layer 11. Therefore, the first layer 13 is easily hydroxylated as compared with the second layer 11.

さらに図18に示すバイオチップ用基板は、複数のウェル41a〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれを接続する、第2の層11に設けられた複数の流路31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f, 31g, 31h, 31i, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f, 32g, 32h, 32i, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e, 33f, 33g, 33h, 33i, 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34f, 34g, 35a, 35b, 35c, 35d, 35e, 35f, 35g, 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 37a, 37b, 37c, 37d, 37e, 37f, 37g, 37h, 37i, 38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g, 38h, 38i, 39a, 39b, 39c, 39d, 39e, 39f, 39g, 39hを有する。流路31aは、図19及び図18のB-B方向から見た断面図である図20に示すように、ウェル41aとウェル41bを結ぶ溝である。他の複数の流路31b〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれも、複数のウェル41b〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれの間に第2の層11に設けられた溝である。複数の流路31a〜39hにより複数のウェル41a〜49iのそれぞれを同じ溶液で満たすことが可能となる。   Further, the biochip substrate shown in FIG. 18 includes a plurality of wells 41a to 41i, 42a to 42i, 43a to 43i, 44a to 44g, 45a to 45g, 46a to 46g, 47a to 47i, 48a to 48i, 49a to 49i. A plurality of flow paths 31a, 31b, 31c, 31d, 31e, 31f, 31g, 31h, 31i, 32a, 32b, 32c, 32d, 32e, 32f, 32g, which are connected to each other, 32h, 32i, 33a, 33b, 33c, 33d, 33e, 33f, 33g, 33h, 33i, 34a, 34b, 34c, 34d, 34e, 34f, 34g, 35a, 35b, 35c, 35d, 35e, 35f, 35g, 36a, 36b, 36c, 36d, 36e, 36f, 36g, 37a, 37b, 37c, 37d, 37e, 37f, 37g, 37h, 37i, 38a, 38b, 38c, 38d, 38e, 38f, 38g, 38h, 38i, 39a, 39b, 39c, 39d, 39e, 39f, 39g, 39h. The flow path 31a is a groove connecting the well 41a and the well 41b, as shown in FIG. 20 which is a cross-sectional view seen from the BB direction in FIG. 19 and FIG. Each of the plurality of other flow paths 31b to 31i, 32a to 32i, 33a to 33i, 34a to 34g, 35a to 35g, 36a to 36g, 37a to 37i, 38a to 38i, and 39a to 39h are also a plurality of wells 41b to 41i, 42a-42i, 43a-43i, 44a-44g, 45a-45g, 46a-46g, 47a-47i, 48a-48i, 49a-49i are grooves provided in the second layer 11 . Each of the plurality of wells 41a to 49i can be filled with the same solution by the plurality of flow paths 31a to 39h.

図19に示すように、複数のウェル41a〜41iのそれぞれを介して表出する第1の層13の表面には、生体物質層91a, 91b, 91c, 91d, 91e, 91f, 91g, 91h, 91iが配置されている。生体物質層91a〜91iのそれぞれにおいては、複数のデオキシリボ核酸(DNA)、複数のリボ核酸(RNA)、複数のペプチド核酸(PNA)、あるいは複数のたんぱく質等の複数の生体分子のそれぞれの官能基が、図21に示すように第1の層13表面の水酸(-OH)基と共有結合している。生体分子がDNA、RNA、あるいはPNAである場合は、それぞれの配列はターゲットとなる生体分子と相補的となるよう設計される。   As shown in FIG. 19, the surface of the first layer 13 exposed through each of the plurality of wells 41a to 41i has a biological material layer 91a, 91b, 91c, 91d, 91e, 91f, 91g, 91h, 91i is arranged. In each of the biological material layers 91a to 91i, each functional group of a plurality of biomolecules such as a plurality of deoxyribonucleic acids (DNA), a plurality of ribonucleic acids (RNA), a plurality of peptide nucleic acids (PNA), or a plurality of proteins However, as shown in FIG. 21, it is covalently bonded to a hydroxyl group (—OH) group on the surface of the first layer 13. When the biomolecule is DNA, RNA, or PNA, each sequence is designed to be complementary to the target biomolecule.

なお、第1の層13表面に直接生体物質層91a〜91iのそれぞれを配置することに第3の実施の形態は限定されない。図22に示す例では、第1の層13の複数のウェル41a〜41iのそれぞれを介して表出する部分の表面上に、シランカップリング層81a, 81b, 81c, 81d, 81e, 81f, 81g, 81h, 81iが配置されている。シランカップリング層81a〜81iのそれぞれにおいては、図23に示すように、複数のシランカップリング剤のそれぞれのメチル基(-CH3)あるいはエチル基(-C2H5)が第1の層13表面の水酸(-OH)基と酸塩基反応で化学結合している。 The third embodiment is not limited to disposing each of the biological material layers 91a to 91i directly on the surface of the first layer 13. In the example shown in FIG. 22, the silane coupling layers 81a, 81b, 81c, 81d, 81e, 81f, 81g are formed on the surface of the portion exposed through each of the plurality of wells 41a to 41i of the first layer 13. , 81h, 81i are arranged. In each of the silane coupling layer 81a~81i, as shown in FIG. 23, each of the methyl groups of the plurality of silane coupling agent (-CH 3) or ethyl (-C 2 H 5) the first layer 13 It is chemically bonded to the hydroxyl (-OH) group on the surface by an acid-base reaction.

複数のシランカップリング剤のそれぞれには、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン、N-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン等が使用可能である。   Each of the silane coupling agents includes 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3 -Aminopropylmethyldimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltri Ethoxysilane or the like can be used.

シランカップリング層81a〜81iのそれぞれの上には、生体物質層91a, 91b, 91c, 91d, 91e, 91f, 91g, 91h, 91iが配置されている。生体物質層91a〜91iのそれぞれにおいては、例えば、複数の生体分子のそれぞれに導入された活性エステルがシランカップリング剤のアミノ(-NH2)基とアミド(-NH-CO-)結合している。 On each of the silane coupling layers 81a to 81i, biological material layers 91a, 91b, 91c, 91d, 91e, 91f, 91g, 91h, 91i are arranged. In each of the biological material layer 91a~91i, for example, amino introduced active ester silane coupling agent in each of a plurality of biomolecules (-NH 2) groups and amide (-NH-CO-) bond to Yes.

あるいは、シランカップリング剤と生体分子は架橋剤を介して結合してもよい。例えば、受容体、リガンド、アンタゴニスト、抗体、抗原等のタンパク質に含まれるリジン(Lys)のアミノ(-NH2)基、アスパラギン酸(Asp)及びグルタミン酸(Glu)のカルボキシル(-COOH)基、チロシン(Tyr)のフェノール(-C6H4(OH))基、ヒスチジン(His)のイミダゾール(-C3H3N2)基、システイン(Cys)のチオール(-SH)基等の官能基と、シランカップリング剤のアミノ基やエポキシ基とを架橋剤で結合してもよい。図24に示す例においては、シランカップリング剤のアミノ基と抗体95a, 95b, 95cのアミノ基とを、両端でアミノ基と反応する架橋剤であるジスクシンイミジルスベレート(Disuccinimidyl suberate : DSS)で結合している。 Alternatively, the silane coupling agent and the biomolecule may be bonded via a crosslinking agent. For example, receptors, ligands, antagonists, antibodies, amino of a lysine contained in the protein antigen such as (Lys) (-NH 2) group, a carboxyl (-COOH) group of aspartic acid (Asp) and glutamic acid (Glu), tyrosine Functional groups such as (Tyr) phenol (-C 6 H 4 (OH)) group, histidine (His) imidazole (-C 3 H 3 N 2 ) group, cysteine (Cys) thiol (-SH) group, etc. The amino group or epoxy group of the silane coupling agent may be bonded with a crosslinking agent. In the example shown in FIG. 24, the amino group of the silane coupling agent and the amino groups of antibodies 95a, 95b, and 95c are combined with disuccinimidyl suberate (DSS), a crosslinking agent that reacts with the amino group at both ends. ).

架橋剤としては、他に、両端でアミノ基と反応するビスサルフォスクシンイミジルスベレート(Bis [Sulfosuccinimidyl] suberate : BS3)、ジメチルスベルイミデート(Dimethyl suberimidate・HCl : DMS)、ジスクシンイミジルグルタレート(Disuccinimidyl glutarate : DSG)、ローマン試薬(Loman's Reagent)、 3, 3' - ジチオビスサルフォスクシンイミジルプロピオネート(3, 3' - Dithiobis [sulfosuccinimidyl propionate] : DTSSP)、 エチレングリコールビススクシンイミジルスクシネート(Ethylene glycol bis [succinimidylsuccinate] : EGS)、アミノ基とカルボキシル基と反応する1-エチル - 3 - [3 - ジメチルアミノプロピル]カルボジイミドヒドロクロライド(1 - Ethyl - 3 - [3 - Dimethylaminopropyl] carbodiimide Hydrochloride : EDC)等が使用可能である。 Other crosslinking agents include bissulfosuccinimidyl suberate (Bis [Sulfosuccinimidyl] suberate: BS 3 ), dimethyl suberimidate (HCl: DMS), and disuccicinimid, which react with amino groups at both ends. Disuccinimidyl glutarate (DSG), Loman's Reagent, 3, 3'-dithiobissulfosuccinimidyl propionate (DTSSP), ethylene glycol bis Succinimidyl succinate (Ethylene glycol bis [succinimidylsuccinate]: EGS), 1-ethyl-3- [3-dimethylaminopropyl] carbodiimide hydrochloride (1-Ethyl-3-[3 -Dimethylaminopropyl] carbodiimide Hydrochloride (EDC) can be used.

またさらに架橋剤としては、アミノ基とチオール基と反応するm-マレイミドベンジル-N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(m - Maleimidobenzyl - N - hydroxysuccinimide ester : MBS)、 スクシンイミジル4 - [N - マレイミドメチル] - シクロヘキサン - 1 - カルボキシレート(Succinimidyl 4 - [N - maleimidomethyl] - cyclohexane - 1 - carboxylate : SMCC)、 スクシンイミジル 4 - [p - マレイミドフェニル] - ブチレート(Succinimidyl 4 - [p - maleimidophenyl] - buthrate : SMPB)、 N-スクシンイミジル3-(2-ピリジルジチオ)プロピオネート(N - Succinimidyl 3 - [2 - pyridyldithio] propionate : SPDP)、N-(γ-マレイミドブチリルオキシ)サルフォスクシンイミドエステル(N - [γ - Maleimidobutyloxy] sulfosuccinimide ester : Sulfo - GMBS)、 サルフォスクシンイミジル6 - [3' (2 - ピリジルジチオ) - プロピオンアミド] ヘキサノエート(Sulfosuccinimidyl 6 - [3' (2 - pyridyldithio) - propionamide] hexanoate : Sulfo - LC - SPDP)、m-マレイミドベンゾイル-N-ヒドロキシサルフォスクシンイミドエステル(m - Maleimidebenzoyl - N - hydoroxysulfo - succinimide ester : Sulfo - MBS)、サルフォスクシンイミジル-4-(N-マレイミドメチル)シクロヘキサン-1-カルボキシレート(Sulfosuccinimidyl 4 [N - maleimidomethyl] - cyclohexane - 1 - carboxylate : Sulfo - SMCC)、サルフォスクシンイミジル-4-(p-マレイミドフェニル)ブチレート(Sulfosuccinimidy 4 - [p - malei
midophenyl] - butyrate : Sulfo - SMPB)等が使用可能である。
Furthermore, as cross-linking agents, m-maleimidobenzyl-N-hydroxysuccinimide ester (MBS), which reacts with amino group and thiol group, succinimidyl 4- [N-maleimidomethyl] -cyclohexane- 1-Carboxylate (Succinimidyl 4-[N-maleimidophenyl]-cyclohexane-1-carboxylate: SMCC), Succinimidyl 4-[p-Maleimidophenyl]-Butyrate (Succinimidyl 4-[p-maleimidophenyl]-buthrate: SMPB), N -Succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate (N-Succinimidyl 3- [2-pyridyldithio] propionate: SPDP), N- (γ-maleimidobutyryloxy) sulfosuccinimide ester (N- [γ-Maleimidobutyloxy] sulfosuccinimide ester: Sulfo-GMBS), Sulfosuccinimidyl 6-[3 '(2-Pyridyldithio)-propionamide] Hexanoate (Sulfosuccinimidyl 6-[3 '(2-pyridyldithio)-propionamide] hexanoate: Sulfo-LC-SPDP), m-Maleimidebenzoyl-N-hydoroxysulfo-succinimide ester: Sulfo-MBS) Sulfosuccinimidyl-4- (N-maleimidomethyl) cyclohexane-1-carboxylate (Sulfosuccinimidyl 4 [N-maleimidomethyl]-cyclohexane-1-carboxylate: Sulfo-SMCC), Sulfosuccinimidyl-4- ( p-Maleimidophenyl) butyrate (Sulfosuccinimidy 4-[p-malei
midophenyl]-butyrate: Sulfo-SMPB) can be used.

図18に示す他の複数のウェル42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれの断面図は、図19あるいは図22と同様であるので説明は省略する。なお、図19及び図22に示す第1の層13の材料にはSiO2以外にシリカガラス等が使用可能である。この場合、半導体基板15は省略してもよい。また第2の層11の材料には結晶Si以外に、ポリテトラフルオロエチレン、不溶性エポキシ系レジスト等の樹脂が使用可能である。 Each of the other wells 42a to 42i, 43a to 43i, 44a to 44g, 45a to 45g, 46a to 46g, 47a to 47i, 48a to 48i, and 49a to 49i shown in FIG. Since it is the same as that of FIG. Note that silica glass or the like can be used as the material for the first layer 13 shown in FIGS. 19 and 22 in addition to SiO 2 . In this case, the semiconductor substrate 15 may be omitted. In addition to crystalline Si, a resin such as polytetrafluoroethylene or an insoluble epoxy resist can be used as the material for the second layer 11.

図18乃至図24に示したバイオチップ用基板の上部には、図25及び図25のA-A方向から見た断面図である図26に示すように、開口27及び開口28を有するカバープレート25が配置される。カバープレート25の材料としては、石英ガラス、アクリル樹脂、及びポリカーボネート等が使用可能である。図18に示すバイオチップ用基板上部にカバープレート25が配置された場合の、A-A方向から見た断面図を図27に示す。開口27からCy3あるいはCy5等の蛍光試薬でラベルされた生体分子サンプルを含む検査溶液が注入され、開口28より内部の空気が吸引されると、ウェル41a〜41i、及び流路31a〜31iのそれぞれは順次検査溶液で充填されていく。さらに、図18に示す他の複数のウェル42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49i、及び他の複数の流路32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれも順次検査溶液で充填される。   On the top of the biochip substrate shown in FIGS. 18 to 24, as shown in FIG. 26 which is a cross-sectional view seen from the AA direction of FIGS. Be placed. As a material for the cover plate 25, quartz glass, acrylic resin, polycarbonate, or the like can be used. FIG. 27 shows a cross-sectional view seen from the direction AA when the cover plate 25 is arranged on the biochip substrate shown in FIG. When a test solution containing a biomolecule sample labeled with a fluorescent reagent such as Cy3 or Cy5 is injected from the opening 27 and the internal air is sucked from the opening 28, each of the wells 41a to 41i and the flow paths 31a to 31i Are sequentially filled with the test solution. Furthermore, the other plurality of wells 42a to 42i, 43a to 43i, 44a to 44g, 45a to 45g, 46a to 46g, 47a to 47i, 48a to 48i, 49a to 49i, and other plurality of flow paths shown in FIG. Each of 32a to 32i, 33a to 33i, 34a to 34g, 35a to 35g, 36a to 36g, 37a to 37i, 38a to 38i, and 39a to 39h are sequentially filled with the test solution.

したがって、図27に示す生体物質層91a〜91iに固定された生体分子と相補的に結合するターゲット生体分子が検査溶液に含まれている場合、ターゲット生体分子は生体物質層91a〜91iにトラップされる。そのため、検査溶液中に含まれるサンプル生体分子を予めCy3等の蛍光試薬で標識しておけば、検査溶液を吸引した後、複数のウェル41a〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49i、及び複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれを洗浄した後、蛍光反応を確認することで、検査溶液中にターゲット生体分子が含まれていたかどうかを確認することが可能となる。なお、複数のウェル41a〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれの直径を600mm以上にすれば、肉眼で蛍光反応を確認することも可能である。   Therefore, when a target biomolecule that complementarily binds to a biomolecule fixed to the biomaterial layers 91a to 91i shown in FIG. 27 is included in the test solution, the target biomolecule is trapped in the biomaterial layers 91a to 91i. The Therefore, if the sample biomolecule contained in the test solution is labeled with a fluorescent reagent such as Cy3 in advance, after the test solution is aspirated, a plurality of wells 41a to 41i, 42a to 42i, 43a to 43i, 44a to 44g , 45a-45g, 46a-46g, 47a-47i, 48a-48i, 49a-49i, and multiple channels 31a-31i, 32a-32i, 33a-33i, 34a-34g, 35a-35g, 36a-36g, After washing each of 37a to 37i, 38a to 38i, and 39a to 39h, it is possible to confirm whether or not the target biomolecule is contained in the test solution by confirming the fluorescence reaction. If the diameter of each of the plurality of wells 41a to 41i, 42a to 42i, 43a to 43i, 44a to 44g, 45a to 45g, 46a to 46g, 47a to 47i, 48a to 48i, 49a to 49i is 600 mm or more, It is also possible to confirm the fluorescence reaction with the naked eye.

以上、図18乃至図27に示したバイオチップ用基板は、複数のウェル41a〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49i、及び複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれが第2の層11上に設けられているため、カバープレート25を配置する際に高精度な位置あわせが必要ない。また、必要な検査溶液の量は、複数のウェル41a〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49i、及び複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれを充填するに足る量でよいので、希少サンプルの検査も容易になる。また、複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hが設けられているため、複数のウェル41a〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれをスポッタ等の装置で個別に検査溶液で充填する必要がなく、検査時間の短縮をも可能とする。   As described above, the biochip substrate shown in FIGS. 18 to 27 includes a plurality of wells 41a to 41i, 42a to 42i, 43a to 43i, 44a to 44g, 45a to 45g, 46a to 46g, 47a to 47i, 48a to 48i. , 49a-49i, and a plurality of flow paths 31a-31i, 32a-32i, 33a-33i, 34a-34g, 35a-35g, 36a-36g, 37a-37i, 38a-38i, 39a-39h Therefore, when the cover plate 25 is disposed, high-precision alignment is not necessary. Also, the amount of test solution required is a plurality of wells 41a-41i, 42a-42i, 43a-43i, 44a-44g, 45a-45g, 46a-46g, 47a-47i, 48a-48i, 49a-49i, and Since it is sufficient to fill each of the plurality of flow paths 31a to 31i, 32a to 32i, 33a to 33i, 34a to 34g, 35a to 35g, 36a to 36g, 37a to 37i, 38a to 38i, 39a to 39h In addition, inspection of rare samples becomes easy. Also, since a plurality of flow paths 31a-31i, 32a-32i, 33a-33i, 34a-34g, 35a-35g, 36a-36g, 37a-37i, 38a-38i, 39a-39h are provided, Wells 41a-41i, 42a-42i, 43a-43i, 44a-44g, 45a-45g, 46a-46g, 47a-47i, 47a-47i, 48a-48i, 49a-49i are individually filled with a test solution using a device such as a spotter. This makes it possible to shorten the inspection time.

次に、図28乃至図49を用いて、第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing a biochip substrate according to the third embodiment will be described with reference to FIGS.

(a) まず図28に示すように、半導体基板15、半導体基板15上に配置されたSiO2からなる第1の層13、第1の層13上に配置された結晶Siからなる第2の層11、第2の層11上に配置された自然酸化膜12を有するSOI(Silicon On Insulator)基板を用意する。次に図29に示すように、自然酸化膜12上にレジスト21をスピン塗布する。 (a) First, as shown in FIG. 28, the semiconductor substrate 15, the first layer 13 made of SiO 2 arranged on the semiconductor substrate 15, the second made of crystalline Si arranged on the first layer 13 An SOI (Silicon On Insulator) substrate having a natural oxide film 12 disposed on the layer 11 and the second layer 11 is prepared. Next, as shown in FIG. 29, a resist 21 is spin-coated on the natural oxide film 12.

(b) リソグラフィ技術によりレジスト21の一部を除去し、図30に示すように開口51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, 51h, 51iのそれぞれを設ける。次に開口51a〜51iのそれぞれから表出する自然酸化膜12及び第2の層11の一部を異方性エッチング等により選択的に除去し、図31及び図31のA-A方向から見た断面図である図32に示すように流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれを第2の層11に形成させる。  (b) A part of the resist 21 is removed by a lithography technique, and openings 51a, 51b, 51c, 51d, 51e, 51f, 51g, 51h, 51i are provided as shown in FIG. Next, a part of the natural oxide film 12 and the second layer 11 exposed from each of the openings 51a to 51i is selectively removed by anisotropic etching or the like, and a cross section viewed from the AA direction in FIGS. As shown in FIG. 32, the flow paths 31a to 31i, 32a to 32i, 33a to 33i, 34a to 34g, 35a to 35g, 36a to 36g, 37a to 37i, 38a to 38i, 39a to 39h The second layer 11 is formed.

(c) 図33に示すように、自然酸化膜12上にレジスト22をスピン塗布する。その後リソグラフィ技術によりレジスト22の一部を除去し、図34に示すように開口61a, 61b, 61c, 61d, 61e, 61f, 61g, 61h, 61iのそれぞれを設ける。次に開口61a〜61iのそれぞれから表出する自然酸化膜12及び第2の層11の一部を異方性エッチング等により第1の層13が表出するまで選択的に除去し、図35に示すようにウェル41a〜41iのそれぞれを第2の層11に形成させる。  (c) As shown in FIG. 33, a resist 22 is spin-coated on the natural oxide film 12. Thereafter, a part of the resist 22 is removed by a lithography technique, and openings 61a, 61b, 61c, 61d, 61e, 61f, 61g, 61h, 61i are provided as shown in FIG. Next, the natural oxide film 12 and a part of the second layer 11 exposed from each of the openings 61a to 61i are selectively removed by anisotropic etching or the like until the first layer 13 is exposed, and FIG. Each of the wells 41a to 41i is formed in the second layer 11 as shown in FIG.

(d) SOI基板を撹拌された水酸化ナトリウム(NaOH)溶液中に室温で2時間放置する。ここでNaOH溶液とは、98gのNaOH、294mlの蒸留水、及び392mlのエタノールを混合した溶液である。NaOH溶液中に放置することにより、図36に示すように第2の層11表面の自然酸化膜12が除去される。さらにウェル41a〜41iのそれぞれから表出する第1の層13の表面に、図37に示すように、複数の水酸(-OH)基が導入される。  (d) The SOI substrate is left in a stirred sodium hydroxide (NaOH) solution at room temperature for 2 hours. Here, the NaOH solution is a solution in which 98 g of NaOH, 294 ml of distilled water, and 392 ml of ethanol are mixed. By leaving it in the NaOH solution, the natural oxide film 12 on the surface of the second layer 11 is removed as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 37, a plurality of hydroxyl (—OH) groups are introduced into the surface of the first layer 13 exposed from each of the wells 41a to 41i.

(e) 3-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等の官能基にエポキシを有するシランカップリング剤、あるいはN-2(アミノエチル)3-アミノプロピルトリエトキシシラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン等の官能基にアミンを有するシランカップリン剤等を図36に示すウェル41a〜41iのそれぞれから表出する第1の層13の表面上に滴下し、図38に示すシランカップリング層81a, 81b, 81c, 81d, 81e, 81f, 81g, 81h, 81iのそれぞれを形成させる。例えば、3-アミノプロピルトリメトキシシランを滴下した場合、図39に示すように、第1の層13表面に複数のアミノ(-NH2)基が導入される。なお、第1の層13表面に残った未反応のOH基は、例えば、無水酢酸と1-メチルイミダゾール(テトラヒドロフラン溶液)で処理してアセチル化し、キャッピングする。 (e) A silane coupling agent having an epoxy in a functional group such as 3-glycidoxypropylmethyldiethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, or N-2 (aminoethyl) 3-aminopropyltriethoxy A first layer 13 expressing a silane coupling agent having an amine in a functional group such as silane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, and 3-aminopropyltriethoxysilane from each of the wells 41a to 41i shown in FIG. Each of the silane coupling layers 81a, 81b, 81c, 81d, 81e, 81f, 81g, 81h, and 81i shown in FIG. 38 is formed. For example, when 3-aminopropyltrimethoxysilane is dropped, a plurality of amino (—NH 2 ) groups are introduced on the surface of the first layer 13 as shown in FIG. Note that the unreacted OH group remaining on the surface of the first layer 13 is acetylated by capping with acetic anhydride and 1-methylimidazole (tetrahydrofuran solution), for example.

(f) 活性エステルが導入され、5’末端がジメトキシトリチル(DMTr)基で保護、及び図40に示すようにアデニン、シトシン、及びグアニン等の塩基のアミノ基が保護された1塩基目のヌクレオシドを図38に示すシランカップリング層81aに滴下する。アデニンとシトシンのアミノ基はベンゾイル基で保護されている。グアニンのアミノ基はイソブチル基で保護されている。滴下により、1塩基目のヌクレオシドの活性エステルとシランカップリング剤のアミノ基(-NH2)とを反応させ、図41に示すように、アミド結合(-NH-CO-)を形成させる。次に、1塩基目のヌクレオシドのジメトキシトリチル(DMTr)基を3%トリクロロ酢酸/ジクロロメタン酸性溶剤で脱保護し、図42に示すように5’水酸(-OH)基を1塩基目のヌクレオシドに導入する。 (f) First base nucleoside in which an active ester is introduced, the 5 ′ end is protected with a dimethoxytrityl (DMTr) group, and the amino group of a base such as adenine, cytosine, and guanine is protected as shown in FIG. Is dropped on the silane coupling layer 81a shown in FIG. The amino group of adenine and cytosine is protected with a benzoyl group. The amino group of guanine is protected with an isobutyl group. By dropping, the active ester of the first base nucleoside is reacted with the amino group (—NH 2 ) of the silane coupling agent to form an amide bond (—NH—CO—) as shown in FIG. Next, the dimethoxytrityl (DMTr) group of the first base nucleoside was deprotected with 3% trichloroacetic acid / dichloromethane acidic solvent, and the 5 ′ hydroxyl (-OH) group was removed from the first base nucleoside as shown in FIG. To introduce.

(g) テトラゾールと図43に示すヌクレオシドホスホロアミダイトをシランカップリング層81a〜81iに滴下し、1塩基目のヌクレオシドの5’水酸(-OH)基にヌクレオシドホスホロアミダイトのN, N-ジイソプロピルアミノ基を縮合反応させる。縮合反応により、図44に示すように、1塩基目のヌクレオシドに2塩基目のヌクレオシドが共有結合される。なお、1塩基目のヌクレオシドの未反応の5’水酸(-OH)基は無水酢酸と1-メチルイミダゾール(テトラヒドロフラン溶液)で処理してアセチル化し、キャッピングする。  (g) Tetrazole and the nucleoside phosphoramidite shown in FIG. 43 are dropped onto the silane coupling layers 81a to 81i, and the N, N-- of the nucleoside phosphoramidite is added to the 5 ′ hydroxyl (-OH) group of the first base nucleoside. A diisopropylamino group is subjected to a condensation reaction. As shown in FIG. 44, the second base nucleoside is covalently bonded to the first base nucleoside by the condensation reaction. The unreacted 5'-hydroxyl group (-OH) group of the first base nucleoside is acetylated by treatment with acetic anhydride and 1-methylimidazole (tetrahydrofuran solution) and capped.

(h) 縮合反応で生じた亜リン酸トリエステル結合は、ヨウ素と水(ピリジン含有テトラヒドロフラン溶液)で酸化し、図45に示すように、より安定なリン酸トリエステル結合に変換させる。その後、2塩基目のジメトキシトリチル(DMTr)基を除去し、図46に示すように目的のDNA鎖長になるまでヌクレオシドホスホロアミダイトとの縮合反応を繰り返す。   (h) The phosphite triester bond generated by the condensation reaction is oxidized with iodine and water (pyridine-containing tetrahydrofuran solution) and converted into a more stable phosphate triester bond as shown in FIG. Thereafter, the second base dimethoxytrityl (DMTr) group is removed, and the condensation reaction with the nucleoside phosphoramidite is repeated until the target DNA chain length is reached as shown in FIG.

(i) アンモニア水処理により、図47に示すように、リン酸基に結合したシアノエチル保護基を脱離させる。また、図40に示したアミノ基が保護された塩基をアンモニア水で図48に示すように脱保護する。最後に末端のジメトキシトリチル(DMTr)基を図49に示すように脱保護する。図41乃至図49に示した工程を図38に示したシランカップリング層81b〜81iのそれぞれについても実施し、図22に示すように生体物質層91a〜91iを形成させる。  (i) The cyanoethyl protecting group bonded to the phosphate group is eliminated by treatment with aqueous ammonia as shown in FIG. Further, the amino group-protected base shown in FIG. 40 is deprotected with aqueous ammonia as shown in FIG. Finally, the terminal dimethoxytrityl (DMTr) group is deprotected as shown in FIG. The steps shown in FIGS. 41 to 49 are also performed on each of the silane coupling layers 81b to 81i shown in FIG. 38 to form the biological material layers 91a to 91i as shown in FIG.

以上示した第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の製造方法によれば、図36で説明したように、NaOH溶液でSOI基板を処理することにより、第1の層13の表面のみに水酸(-OH)基が導入される。また、第2の層11がSiである場合、自然酸化膜12の膜厚は通常2nm以下であるが、室温で2時間NaOH溶液に浸すことにより自然酸化膜12は除去される。そのため、後の工程で滴下されるシランカップリング剤は第1の層13表面の水酸(-OH)基のみと反応し、第2の層11表面には結合しない。従来においては、残存する自然酸化膜12にシランカップリング剤が結合すると、自然酸化膜12上にも蛍光標識されたターゲット生体分子が結合し、バックグランドノイズになることがあった。特に微量検定においては、複数のウェル41a〜41i, 41b〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれの底部にのみターゲット生体分子がトラップされ、第2の層11上にはターゲット生体分子がトラップされないようにして、蛍光検定のコントラストの向上を図ることを可能にする技術の登場がのぞまれていた。これに対し、第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の製造方法によれば、第1の層13表面にのみ水酸(-OH)基を導入し、かつ同時に第2の層11表面の自然酸化膜12を除去することを可能とする。そのため、バックグランドノイズの極めて低いバイオチップ用基板の製造が可能となる。   According to the method for manufacturing a biochip substrate according to the third embodiment described above, as described in FIG. 36, by treating the SOI substrate with NaOH solution, only the surface of the first layer 13 is obtained. Hydroxyl (—OH) groups are introduced. When the second layer 11 is Si, the thickness of the natural oxide film 12 is usually 2 nm or less, but the natural oxide film 12 is removed by immersing in a NaOH solution at room temperature for 2 hours. Therefore, the silane coupling agent dropped in the subsequent step reacts only with the hydroxyl (—OH) group on the surface of the first layer 13 and does not bond to the surface of the second layer 11. Conventionally, when a silane coupling agent is bonded to the remaining natural oxide film 12, fluorescently labeled target biomolecules may also be bonded to the natural oxide film 12 to cause background noise. Especially in the micro assay, each of a plurality of wells 41a-41i, 41b-41i, 42a-42i, 43a-43i, 44a-44g, 45a-45g, 46a-46g, 47a-47i, 48a-48i, 49a-49i The target biomolecules are trapped only at the bottom of the substrate, and the target biomolecules are not trapped on the second layer 11, so that the appearance of technology that can improve the contrast of the fluorescence assay is expected. It was. In contrast, according to the method for manufacturing a biochip substrate according to the third embodiment, a hydroxyl (-OH) group is introduced only into the surface of the first layer 13, and at the same time the surface of the second layer 11 The natural oxide film 12 can be removed. Therefore, it is possible to manufacture a biochip substrate with extremely low background noise.

図50(a)は、図18に示したウェル41a〜42i, 42a〜42iが、蛍光試薬でラベルされたサンプルDNAで、図21に示した生体物質層91aに固定されたDNAと相補的な配列を有するものを含む検査溶液にさらされた時の顕微鏡写真の一例を示している。図50(b)は、図62乃至図67に示した従来のバイオチップ用基板が蛍光試薬でラベルされたサンプルDNAで、基板に固定されたDNAと相補的な配列を有するものを含む検査溶液にさらされた時の顕微鏡写真の一例を示している。従来の基板では、サンプルDNAがウェルの底だけでなく、他の領域にも結合していることが分かる。また、ウェルの底にもコンタミネーションが観察される。しかし、第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板は、図50(a)に示すように、ターゲットDNAをウェルの底だけにハイブリダイズすることが可能である。また、ウェルにおける蛍光の均一性をも実現している。   FIG. 50 (a) shows that the wells 41a to 42i and 42a to 42i shown in FIG. 18 are sample DNAs labeled with a fluorescent reagent, which are complementary to the DNA immobilized on the biological material layer 91a shown in FIG. FIG. 2 shows an example of a micrograph when exposed to a test solution containing one having an array. FIG. 50 (b) shows a test solution including the sample DNA labeled with a fluorescent reagent in the conventional biochip substrate shown in FIGS. 62 to 67, which has a sequence complementary to the DNA immobilized on the substrate. It shows an example of a micrograph when exposed to. In the conventional substrate, it can be seen that the sample DNA is bound not only to the bottom of the well but also to other regions. Contamination is also observed at the bottom of the well. However, the biochip substrate according to the third embodiment can hybridize the target DNA only to the bottom of the well, as shown in FIG. 50 (a). In addition, the uniformity of fluorescence in the well is also realized.

なお図30乃至図35においては、先に複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれを形成した後に、複数のウェル41a〜41i, 41b〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれを形成する方法を説明したが、先に複数のウェル41a〜41i, 41b〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれを形成した後に複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれを形成してもよい。ただし、複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれの深さの方が、複数のウェル41a〜41i, 41b〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれの深さよりも浅いため、先に複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれを形成した方がレジストの均一なスピン塗布が容易になる。   30 to 35, a plurality of flow paths 31a to 31i, 32a to 32i, 33a to 33i, 34a to 34g, 35a to 35g, 36a to 36g, 37a to 37i, 38a to 38i, 39a to 39h After forming each of the plurality of wells 41a-41i, 41b-41i, 42a-42i, 43a-43i, 44a-44g, 45a-45g, 46a-46g, 47a-47i, 48a-48i, 49a-49i The method of forming each was described above, but a plurality of wells 41a-41i, 41b-41i, 42a-42i, 43a-43i, 44a-44g, 45a-45g, 46a-46g, 47a-47i, 48a-48i , 49a to 49i, after forming a plurality of flow paths 31a to 31i, 32a to 32i, 33a to 33i, 34a to 34g, 35a to 35g, 36a to 36g, 37a to 37i, 38a to 38i, 39a to 39h Each may be formed. However, the depth of each of the plurality of flow paths 31a to 31i, 32a to 32i, 33a to 33i, 34a to 34g, 35a to 35g, 36a to 36g, 37a to 37i, 38a to 38i, 39a to 39h, Multiple wells 41a-41i, 41b-41i, 42a-42i, 43a-43i, 44a-44g, 45a-45g, 46a-46g, 47a-47i, 48a-48i, 49a-49i , It is better to form a plurality of flow paths 31a-31i, 32a-32i, 33a-33i, 34a-34g, 35a-35g, 36a-36g, 37a-37i, 38a-38i, 39a-39h first The uniform spin coating is easy.

また、図38乃至図49においては、第1の層13上にシランカップリング層81a〜81iを形成した後に生体物質層91a〜91iを形成する方法を説明したが、図37に示した複数の水酸基のそれぞれに生体分子をシランカップリング層81a〜81iを介さずに固定してもかまわないのは勿論である。   38 to 49, the method of forming the biological material layers 91a to 91i after forming the silane coupling layers 81a to 81i on the first layer 13 has been described. Of course, the biomolecule may be fixed to each of the hydroxyl groups without using the silane coupling layers 81a to 81i.

さらに、図28乃至図49においては、SOI基板を使用する例を示したが、ガラス基板とポリテトラフルオロエチレン基板の貼り合わせ基板を使用してバイオチップ用基板を製造してもよい。すなわち、第1の層13にガラス基板を用い、第2の層11にポリテトラフルオロエチレン基板を用いることにより、SOI基板と同様にバイオチップ用基板を製造することが可能である。   28 to 49 show an example in which an SOI substrate is used, a biochip substrate may be manufactured using a bonded substrate of a glass substrate and a polytetrafluoroethylene substrate. That is, by using a glass substrate for the first layer 13 and a polytetrafluoroethylene substrate for the second layer 11, it is possible to manufacture a biochip substrate in the same manner as an SOI substrate.


(第1の変形例)
バイオチップ用基板の製造方法は、以上示した方法に限定されない。以下、エポキシ系ネガ型レジストを用いたバイオチップ用基板の製造方法について説明する。

(First modification)
The method for producing a biochip substrate is not limited to the method described above. Hereinafter, a method for manufacturing a biochip substrate using an epoxy negative resist will be described.

(a) 図51に示すガラス等からなる第1の層115の表面にエポキシ系ネガ型の第1レジスト111をスピン塗布する。次に、図52に示すように、形成されるウェルに対応する遮光パターン140a, 140b, 140c, ・・・を有するフォトマスク40を用いて第1レジスト111を露光する。  (a) An epoxy negative first resist 111 is spin-coated on the surface of the first layer 115 made of glass or the like shown in FIG. Next, as shown in FIG. 52, the first resist 111 is exposed using a photomask 40 having light shielding patterns 140a, 140b, 140c,... Corresponding to wells to be formed.

(b) 図53に示すように、第1レジスト111の表面に、さらにエポキシ系ネガ型の第2レジスト211をスピン塗布し、第2の層11を形成させる。次に、図54に示すように、形成されるウェル及び流路に対応する遮光パターン150を有するフォトマスク50を用いて第2レジスト211を露光する。  (b) As shown in FIG. 53, an epoxy negative second resist 211 is further spin-coated on the surface of the first resist 111 to form the second layer 11. Next, as shown in FIG. 54, the second resist 211 is exposed using a photomask 50 having a light shielding pattern 150 corresponding to the wells and flow paths to be formed.

(c) 第1レジスト111及び第2レジスト211をベーク処理する。なお、ベーク処理により、第1レジスト111及び第2レジスト211のそれぞれは緩衝液等に対して不溶性になる。その後、アルカリ現像液等で現像処理を行うことにより、図55に示すようにウェル41a〜41i及び流路31a〜31iのそれぞれが第2の層11に形成される。以下、図37乃至図49に示した方法を実施することにより、バイオチップ用基板が完成する。  (c) The first resist 111 and the second resist 211 are baked. Note that the baking process renders each of the first resist 111 and the second resist 211 insoluble in a buffer solution or the like. Thereafter, development is performed with an alkali developer or the like, whereby the wells 41a to 41i and the flow paths 31a to 31i are formed in the second layer 11 as shown in FIG. Thereafter, the biochip substrate is completed by performing the method shown in FIGS.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす記述及び図面はこの発明を限定するものであると理解するべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施の形態及び運用技術が明らかになるはずである。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the embodiment. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, embodiments, and operation techniques should be apparent to those skilled in the art.

例えば、図56及び図56のA-A方向から見た断面図である図57に示す第2の変形例に係るバイオチップ用基板は、図18及び図19に示したバイオチップ用基板と異なり、複数の流路31a〜31i, 32a〜32i, 33a〜33i, 34a〜34g, 35a〜35g, 36a〜36g, 37a〜37i, 38a〜38i, 39a〜39hのそれぞれが第2の層11に設けられていない。一方、図58及び図58のB-B方向から見た断面図である図59に示す第2の変形例に係るカバープレート25は、図25及び図26に示したカバープレート25と異なり、図56及び図57に示したバイオチップ用基板と貼り合わされた場合に、複数のウェル41a〜41i, 41b〜41i, 42a〜42i, 43a〜43i, 44a〜44g, 45a〜45g, 46a〜46g, 47a〜47i, 48a〜48i, 49a〜49iのそれぞれを接続する流路300を有する。   For example, the biochip substrate according to the second modification shown in FIG. 57, which is a cross-sectional view seen from the AA direction of FIGS. 56 and 56, is different from the biochip substrate shown in FIGS. Each of the flow paths 31a to 31i, 32a to 32i, 33a to 33i, 34a to 34g, 35a to 35g, 36a to 36g, 37a to 37i, 38a to 38i, 39a to 39h are provided in the second layer 11. Absent. On the other hand, unlike the cover plate 25 shown in FIGS. 25 and 26, the cover plate 25 according to the second modified example shown in FIG. 59 which is a cross-sectional view seen from the BB direction of FIGS. When bonded to the biochip substrate shown in FIG. 57, a plurality of wells 41a to 41i, 41b to 41i, 42a to 42i, 43a to 43i, 44a to 44g, 45a to 45g, 46a to 46g, 47a to 47i , 48a to 48i and 49a to 49i.

図56に示すバイオチップ用基板上に図58に示すカバープレート25を貼り合わせた場合の断面図である図60に示すように、開口27から注入される検査溶液はウェル41aを充填した後、流路300を辿って順次ウェル41b〜41iを充填していく。したがって、第3の実施の形態と同様、図56に示すバイオチップ用基板及び図58に示すカバープレート25を用いることにより、必要な検査溶液の量を減少させることが可能となる。   As shown in FIG. 60, which is a cross-sectional view when the cover plate 25 shown in FIG. 58 is bonded to the biochip substrate shown in FIG. 56, the test solution injected from the opening 27 is filled with the well 41a, Following the flow path 300, the wells 41b to 41i are sequentially filled. Therefore, as in the third embodiment, it is possible to reduce the amount of necessary test solution by using the biochip substrate shown in FIG. 56 and the cover plate 25 shown in FIG.

この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲の発明特定事項によってのみ限定されるものである。   Thus, it should be understood that the present invention includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the present invention is limited only by the invention specifying matters in the scope of claims reasonable from this disclosure.

本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第1の断面図である。1 is a first cross-sectional view of a biochip substrate according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第2の断面図である。It is 2nd sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第1の工程断面図である。It is a 1st process sectional view of the substrate for biochips concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第2の工程断面図である。It is 2nd process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第3の工程断面図である。It is 3rd process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第4の工程断面図である。It is a 4th process sectional view of the substrate for biochips concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第5の工程断面図である。It is 5th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の変形例の第1の断面図である。It is 1st sectional drawing of the modification of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の変形例の第2の断面図である。It is 2nd sectional drawing of the modification of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップ用基板の変形例の第3の断面図である。It is a 3rd sectional view of the modification of the substrate for biochips concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップの第1の工程断面図である。It is 1st process sectional drawing of the biochip which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップの第2の工程断面図である。It is 2nd process sectional drawing of the biochip which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップの第3の工程断面図である。It is 3rd process sectional drawing of the biochip which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップの第4の工程断面図である。It is a 4th process sectional view of the biochip concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係るバイオチップの第5の工程断面図である。It is 5th process sectional drawing of the biochip which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態に係るバイオチップの検出結果を示す写真である。It is a photograph which shows the detection result of the biochip which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 従来のバイオチップの検出結果を示す写真である。It is a photograph which shows the detection result of the conventional biochip. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の上面図である。It is a top view of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第1の断面図である。It is a 1st sectional view of the substrate for biochips concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第2の断面図である。It is a 2nd sectional view of the substrate for biochips concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第1の拡大断面図である。It is a 1st expanded sectional view of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第3の断面図である。It is a 3rd sectional view of the substrate for biochips concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第2の拡大断面図である。It is a 2nd expanded sectional view of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第3の拡大断面図である。It is a 3rd expanded sectional view of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るカバープレートの上面図である。It is a top view of the cover plate which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るカバープレートの断面図である。It is sectional drawing of the cover plate which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板とカバープレートの断面図である。It is sectional drawing of the board | substrate for biochips and cover plate which concern on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第1の工程断面図である。It is 1st process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第2の工程断面図である。It is 2nd process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第3の工程断面図である。It is 3rd process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第1の工程上面図である。It is a 1st process top view of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第4の工程断面図である。It is 4th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第5の工程断面図である。It is 5th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第6の工程断面図である。It is 6th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第7の工程断面図である。It is 7th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第8の工程断面図である。It is 8th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第9の工程断面図である。It is 9th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第10の工程断面図である。It is 10th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第11の工程断面図である。It is 11th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る塩基を示す化学式である。It is a chemical formula which shows the base which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第12の工程断面図である。It is 12th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第13の工程断面図である。It is 13th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るヌクレオシドホスホロアミダイトを示す化学式である。It is a chemical formula which shows the nucleoside phosphoramidite which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第14の工程断面図である。It is 14th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第15の工程断面図である。It is 15th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第16の工程断面図である。It is 16th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第17の工程断面図である。It is 17th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る脱保護された塩基の化学式である。It is a chemical formula of the deprotected base which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップ用基板の第18の工程断面図である。It is 18th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係るバイオチップの検出結果を示す写真である。It is a photograph which shows the detection result of the biochip which concerns on the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の第1の変形例に係るバイオチップ用基板の第1の工程断面図である。It is 1st process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の第1の変形例に係るバイオチップ用基板の第2の工程断面図である。It is 2nd process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の第1の変形例に係るバイオチップ用基板の第3の工程断面図である。It is 3rd process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の第1の変形例に係るバイオチップ用基板の第4の工程断面図である。It is 4th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態の第1の変形例に係るバイオチップ用基板の第5の工程断面図である。It is 5th process sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on the 1st modification of the 3rd Embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係るバイオチップ用基板の上面図である。It is a top view of the board | substrate for biochips which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係るバイオチップ用基板の断面図である。It is sectional drawing of the board | substrate for biochips which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係るカバープレートの平面図である。It is a top view of the cover plate which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係るカバープレートの断面図である。It is sectional drawing of the cover plate which concerns on other embodiment of this invention. 本発明のその他の実施の形態に係るバイオチップ用基板とカバープレートの断面図である。It is sectional drawing of the board | substrate for biochips and cover plate which concern on other embodiment of this invention. 従来のバイオチップ用基板の斜視図である。It is a perspective view of the conventional board | substrate for biochips. 従来のバイオチップ用基板の第1の工程断面図である。It is 1st process sectional drawing of the conventional board | substrate for biochips. 従来のバイオチップ用基板の第2の工程断面図である。It is 2nd process sectional drawing of the conventional board | substrate for biochips. 従来のバイオチップ用基板の第3の工程断面図である。It is 3rd process sectional drawing of the conventional board | substrate for biochips. 従来のバイオチップ用基板の第4の工程断面図である。It is a 4th process sectional view of the conventional board for biochips. 従来のバイオチップ用基板の第5の工程断面図である。It is 5th process sectional drawing of the conventional board | substrate for biochips. 従来のバイオチップ用基板の第6の工程断面図である。It is 6th process sectional drawing of the conventional board | substrate for biochips.

符号の説明Explanation of symbols

A1, A2, A3, A4…中間体
A, B0, B1,B2,B3,B4…基板
1, 15, 141…半導体基板
2, 2A, 13A, 23, 41a〜41i, 152, 162…ウェル
3, 132, 141a, 163…Si酸化物層
4, 14, 81a〜81i…シランカップリング層
5a…非活性スペーサ層
5, 135…スペーサ層
6…樹脂液滴
11…第2の層
12…自然酸化膜
13, 115…第1の層
16, 21, 22…レジスト
25…カバープレート
27, 28, 51a〜51i, 61a〜61i…開口
31a〜31i, 32a〜32i, 300…流路
40, 50…フォトマスク
91a〜91i…生体物質層
95a, 95b, 95c…抗体
111…第1レジスト
131…半導体層
140a〜140c…遮光パターン
142…非反応層
150…遮光パターン
151…ガラス板
161…板状体
211…第2レジスト
A1, A2, A3, A4 ... Intermediate
A, B0, B1, B2, B3, B4 ... PCB
1, 15, 141… Semiconductor substrate
2, 2A, 13A, 23, 41a ~ 41i, 152, 162… Well
3, 132, 141a, 163… Si oxide layer
4, 14, 81a ~ 81i… Silane coupling layer
5a… Inactive spacer layer
5, 135… Spacer layer
6… Resin droplet
11 ... Second layer
12 ... Natural oxide film
13, 115 ... the first layer
16, 21, 22 ... resist
25… Cover plate
27, 28, 51a-51i, 61a-61i ... Opening
31a ~ 31i, 32a ~ 32i, 300 ... Flow path
40, 50… Photomask
91a-91i ... Biological material layer
95a, 95b, 95c… antibody
111 ... First resist
131… Semiconductor layer
140a ~ 140c ... Shading pattern
142 ... Non-reactive layer
150 ... Shading pattern
151 ... Glass plate
161… Plate
211 ... Second resist

Claims (2)

シリコン層と、
前記シリコン層上に配置されたシリコン酸化物層と、
前記シリコン酸化物層の上に配置され、前記シリコン酸化物層に達する複数のウェルが設けられた非反応層と、
前記ウェルを介して表出する前記シリコン酸化物層の表面に配置された生体物質
とを備え
前記非反応層は、少なくとも結晶シリコンからなることを特徴とするバイオチップ用基板。
A silicon layer;
A silicon oxide layer disposed on the silicon layer;
A non-reactive layer disposed on the silicon oxide layer and provided with a plurality of wells reaching the silicon oxide layer;
A biological material disposed on the surface of the silicon oxide layer exposed through the well ,
The biochip substrate , wherein the non-reactive layer is made of at least crystalline silicon .
前記バイオチップ用基板は、SOI基板から製造されるものであることを特徴とする請求項1記載のバイオチップ用基板。  The biochip substrate according to claim 1, wherein the biochip substrate is manufactured from an SOI substrate.
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